WO2012168068A2 - Vehicle heating unit and method for operating a vehicle heating unit - Google Patents

Vehicle heating unit and method for operating a vehicle heating unit Download PDF

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WO2012168068A2
WO2012168068A2 PCT/EP2012/059483 EP2012059483W WO2012168068A2 WO 2012168068 A2 WO2012168068 A2 WO 2012168068A2 EP 2012059483 W EP2012059483 W EP 2012059483W WO 2012168068 A2 WO2012168068 A2 WO 2012168068A2
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oxidation
optical sensor
space
oxidation space
sensor device
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PCT/EP2012/059483
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Uwe Strecker
Luis Esteban
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Webasto Ag
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/72Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using flame burners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/04Flame sensors sensitive to the colour of flames
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/20Camera viewing

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle heater.
  • the invention further relates to a method for operating a vehicle heating device.
  • Vehicle heaters that generate heat from the oxidation of a liquid or gaseous fuel must have a sophisticated sensor to ensure a controlled low-emission conversion of the fuel.
  • sensors may be necessary to detect the temperature and exhaust gas composition.
  • the present invention has for its object to provide a vehicle heater and a method for operating a vehicle heater, in which the necessary for the controlled implementation sensor can be simplified.
  • a vehicle heater comprising an oxidation space, a feed device for a substance to be supplied to an oxidation process taking place in the oxidation space, an optical sensor device and a control device coupled to the optical sensor device, wherein the control device is configured to control the oxidation process as a function of the signal generated by the optical sensor device during operation of the feeder by changing an operating parameter of the feeder.
  • the phrase "during operation” means during a continuous supply of the substance, so that the operating parameter is changed in particular so that the feeder is not taken out of service and the supply of the substance is not stopped. Influencing is understood to mean, for example, controlling or regulating the feed device.
  • the control unit can determine, for example, a deviation of a signal generated by the optical flame detector from a reference signal stored in the control unit and influence the feed device based on the determined deviation in order to minimize the determined deviation.
  • the control unit can influence the feed-in direction also evaluate a time derivative and / or a spatial derivative of the signal. Temporal and / or spatial maxima or minima of the signal may also be the basis for influencing the feeder and derived from the signal from the controller.
  • the substance to be supplied may be, for example, fuel, oxidizing agent and recycled exhaust gas. Under fuel liquid or gaseous substances are understood, which can be oxidized together with an oxidizing agent with heat release.
  • Fuels can be, for example, natural gas, gasoline or diesel.
  • Oxidizing agent may be, for example, the oxygen contained in the air.
  • the signal of the optical sensor device is understood to be the information transmitted by the optical sensor device to the control device.
  • This information may include complex data, such as optical image data, wherein the image data may include data from a plurality of different pixels.
  • the individual pixels may in particular include information about the brightness and the color.
  • the optical sensor device can detect optical signals from the oxidation space, that is, in particular, a flame and / or objects that may be present in the oxidation space and walls delimiting the oxidation space. Spatially refers to separate pixels and a spatial distance can be understood as a distance between individual separate pixels of the image data.
  • the reference signal is understood, for example, as information stored in the control unit, which may also comprise optical image data having a plurality of different pixels.
  • the determination of a deviation can be understood to mean a difference between the detected optical image data of the generated signal and optical image data of the reference signal, which can be done pointwise, for example.
  • the acquired optical image data may comprise a single pixel whose color and brightness may be compared with the single optical pixel from the optical image data of the reference signal by subtraction.
  • a feeder means a device for the controlled supply of a substance, for example fuel, oxidizing agent or recirculated exhaust gas.
  • the feed device may be a fan, a nozzle or a pump.
  • the oxidation process can be, for example, a combustion process with a flame. Additionally or alternatively, the oxidation process may also include heat generation by means of flame-free catalytic oxidation of a fuel with an oxidant.
  • the vehicle heater described allows a control of the oxidation process This is the fuel.
  • deviations between the oxidation process currently taking place in the vehicle heater, which is characterized by the signal generated by the optical sensor device, and a desired oxidation process, which may be characterized, for example, by the reference signal stored in the control device, can follow the principle of a desired actual Regulation be reduced.
  • the influencing of the oxidation process for example its dynamic control, can be realized in the described vehicle heater advantageously via a single optical sensor device. Additional components, in particular other sensors, are not necessary. This allows a cost-effective realization of a controlled oxidation process in the described vehicle heater, through which, for example, the emission of pollutants can be reduced.
  • the vehicle heater comprises a plurality of feed devices
  • the control device is adapted to at least one of the plurality of feeders in response to the signal generated by the optical sensor means during operation of the at least one of the plurality of feeders by changing an operating parameter of the at least one of the multiple feeders.
  • the optical sensor device comprises an optical sensor which detects the oxidation space and / or a flame located in the oxidation space substantially completely optically.
  • the essentially complete optical detection of the oxidation space and / or the flame possibly located in the oxidation space can enable a precise determination of the state of the oxidation process taking place in the oxidation space. It may be a prerequisite for a targeted influencing, for example a regulation of the ongoing oxidation process.
  • Substantially complete detection means that optical signals from almost any point in the oxidation space can be detected by the optical sensor of the optical sensor device.
  • An optical detection of the oxidation space also includes the optical detection of a body arranged in the oxidation space, for example a catalyst.
  • Both the oxidation space and a body arranged in the oxidation space can act as a radiation source by their heating, for example by annealing with the delivery of optically detectable light.
  • the optical sensor comprises a CCD sensor and / or a CMOS sensor.
  • Both CCD and CMOS sensors are standard components for the detection of optical signals, each of which can be equipped with a different number of sensor surfaces for the detection of separate pixels. The use of such standardized components as an optical sensor can reduce the manufacturing cost of the vehicle heater described.
  • the optical sensor device comprises a glass fiber optic, which receives and forwards optical signals from the oxidation space.
  • the glass fiber optics may comprise, for example, flexible light-conducting fibers, for example glass fibers.
  • an inner circumferential surface enclosing the oxidation space has at least one opening, wherein the optical sensor device is arranged radially spaced from the at least one opening outside the oxidation space.
  • a direct optical detection of the oxidation space can be carried out by the simultaneously usable for supplying zu convenientlydem substance, such as oxidizing agent and / or exhaust gas opening.
  • the material to be fed in through the opening into the oxidation space shields the optical sensor device against high temperatures prevailing in the oxidation space and at the same time produces an effect which cools the optical sensor device. This can reduce the thermal noise of the used optical sensor, which increases with increasing temperature.
  • the optical sensor device is arranged on an end face of the oxidation space.
  • an input side of the oxidation space which may be substantially closed or delimited, is referred to as the front side.
  • the temperature may be limited, which is exposed to the optical sensor device during operation of the vehicle heater. All that Oxidation space supplied substances do not flow to the front side of the oxidation space but flow away from the front side of the oxidation space, so that a cooling convective heat transport takes place away from the optical sensor device.
  • the control unit is set up to end the operation of the feed device when the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space. In this way, the optical sensor device can at the same time be used as the oxidation sensor, with the aid of which it can be determined whether the oxidation process is producing heat or whether it has been interrupted, for example.
  • control unit is set up to actuate an ignition device when the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space or an unstable oxidation process in the oxidation space.
  • Actuation of the ignition device may help to stabilize an unstable oxidation process or prevent complete interruption of the oxidation process. For example, a complete extinction of the flame can be prevented or an accidentally extinguished flame can be re-ignited. In this way, in the vehicle heater described a cumbersome restart of the oxidation process, such as the combustion process can be prevented, so that the heat production of the vehicle heater described can be maintained safely even during a temporarily unstable oxidation process.
  • An unstable oxidation process can be characterized, for example, by a signal of the optical sensor device that fluctuates temporally and rapidly fluctuating.
  • the signal may then have periodically strong gradients, for example. Large spatial gradients between spaced pixels are also possible to characterize an unstable oxidation process.
  • the control unit is set up to adjust the supply of the substance via the feed device to a predefinable start value if the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space or an unstable oxidation process in the oxidation space ,
  • the describedharimac- device automatically advantageously the ongoing oxidation process, such as a combustion process or a flameless catalytic conversion of fuel and oxidizing agents, maintain and / or stabilize.
  • an unstable flame can be stabilized.
  • An already extinguished flame can be re-ignited immediately and can be realized with the predefinable starting value without an escape of unburned fuel.
  • This is analogous to a flame-free catalytic oxidation.
  • the predefinable starting value can be determined experimentally in advance, for example, and stored in a memory of the control unit.
  • the starting value may designate a temperature-dependent stable operating point of the vehicle heater, wherein, for example, the temperature in the oxidation space and / or the temperature of the supplied substance may be taken into account, for example the oxidizing agent, the fuel and / or the recirculated exhaust gas.
  • the substance to be supplied to the oxidation space comprises fuel
  • the control unit is set up to reduce the supply of fuel into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device indicates a yellowish coloration of a flame or too high Indicates temperature in the oxidation space.
  • a yellowish color corresponds to an optical signal with an intensity maximum in the range of 575 to 585 nm wavelength.
  • a yellowish color of a flame indicates a high proportion of soot particles in the flame, which shine yellow by thermal excitation.
  • the oxidation process of the supplied fuel is incomplete.
  • a reduction in the amount of fuel supplied can reduce the proportion of unburned soot particles in the flame, since the ratio of fuel and oxidant is shifted in favor of the oxidant.
  • the oxidation process can then proceed more completely.
  • the heat released in the oxidation space per unit time that is, the heat output of the vehicle heater
  • the signal can also indicate the temperature of the oxidation space, for example in the case of a flame-free catalytic oxidation.
  • the bodies arranged in the oxidation space and the surfaces delimiting the oxidation space can emit radiation, for example, which essentially determines the principle of the radiation of a black body. Therefore, for example, temperatures in the oxidation space can be determined from the radiation received by the optical sensor device, that is, the received radiation spectrum.
  • an orange glow may be associated with a first temperature Ti, while an orange glow may be associated with a second temperature
  • Temperature T 2 can be assigned and a yellow glow can be assigned to a third temperature T 3 , where ⁇ ⁇ T 2 ⁇ T 3 applies.
  • the substance to be supplied to the oxidation space comprises oxidizing agent
  • the control unit is set up to increase the supply of oxidizing agent into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device indicates a yellowish color of a flame.
  • Additional oxidant may be added to react soot particles present in the flame to enhance the oxidation process of the fuel in the oxidation space.
  • the substance to be supplied to the oxidation space to comprise recirculated exhaust gas
  • the control unit to be arranged to reduce the recirculation of exhaust gas into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device is a yellowish color of a flame or too low Indicates temperature in the oxidation space.
  • Recirculated exhaust gas is an inert gas for the oxidation process of fuel in the oxidation space, which can lower the reaction temperature and at the same time promote the formation of soot particles. Reducing the recirculated exhaust gas amount by influencing the feed device accordingly can therefore increase the temperature in the oxidation space and / or counteract a yellowish coloration of the flame.
  • the present invention also encompasses a method for operating a vehicle heating device comprising an oxidation space, a feed device for an oxidation process taking place in the oxidation space, an optical sensor device and a control device coupled to the optical sensor device, wherein the control unit controls the oxidation process as a function of the optical sensor device signal is influenced during operation of the feeder by changing an operating parameter of the feeder.
  • the method may use any vehicle heater as described herein.
  • vehicle heater as described herein.
  • Figure 1 is a simplified sectional view of a vehicle heater
  • Figure 2 is a simplified sectional view of another vehicle heater
  • FIG. 3 shows a flow chart of a control circuit for influencing an oxidation process in a vehicle heater.
  • FIG. 1 shows a simplified sectional view of a vehicle heater.
  • the illustrated vehicle heater 10 includes a cylindrical oxidation space 12 having an inner circumferential surface 26.
  • the oxidation space 12 may extend in an axial direction 60 and be configured, for example, as a combustion chamber.
  • a first feed device 14, a second feed device 16 and a third feed device 18 are provided, with the aid of which fuel, oxidizing agent and combustion exhaust gases can be supplied to the oxidation space 12.
  • the first feeder 14 may be coupled to a fuel line 38 for this purpose.
  • the first feed device 14 can convey fuel from the fuel line 38 into the oxidation space 12 via a spray nozzle 36 projecting into the oxidation space 12.
  • the first feeder 14 may be for example a metering device in the form of a metering pump for liquid fuel.
  • a device for evaporating fuel known to the person skilled in the art, for example an evaporator fleece, may be arranged on an end face 64 of the oxidation space 12.
  • a gas nozzle for gaseous fuels may be provided, in which case the first feeding device 14 may be designed, for example, as a throttle valve for gaseous fuel or between the first feeding device 14 and the gas nozzle a liquid fuel evaporator disposed can be.
  • the second feeder 16 may be coupled to an oxidant line 40 and may deliver oxidant from the oxidant line via a clearance 44 into the oxidation space 12.
  • the intermediate space 44 surrounds the inner circumferential surface 26 and is bounded in a radial direction 62 to the outside by an outer outer surface 58.
  • the cross section of the intermediate space 44 can therefore be annular.
  • the inner circumferential surface 26 has an opening 28 and further openings 48, via which, inter alia, the oxidizing agent from the intermediate space 44 can enter into the oxidation space 12.
  • an at least partial mixing of supplied fuel and supplied oxidizing agent can take place, so that a combustible mixture comprising fuel and oxidizing agent can be formed.
  • An ignition device 30, which may be embodied, for example, as a simple glow plug, may protrude, for example, starting from the end face 64 of the oxidation space 12 into the oxidation space 12.
  • the ignition device 30 may be useful for igniting the combustible mixture comprising fuel and oxidizer.
  • the ignition device 30 may be controllable in the usual manner by a control unit 22. By igniting the mixture comprising fuel and oxidant, a flame 32, which may have a flame front 34, can form in the oxidation space 12. A flameless oxidation process is also possible.
  • the exhaust gases produced during the oxidation process for example combustion, can exit from the oxidation space 12.
  • Part of the exhaust gases can be conveyed via an exhaust gas recirculation line 42 and the third supply means 18 into the intermediate space 44, from there again through the opening 28 and the other openings 48 to enter the oxidation space 12.
  • the second feeder 16 and the third feeder 18 may be configured, for example, as simple blowers.
  • As the oxidizing agent for example, air can be used, wherein the oxygen contained in the air is reacted with the fuel. Accordingly, a mixture of oxidizing agent and exhaust gases may be present in the intermediate space 44.
  • the passage of the mixture comprising oxidizing agent and exhaust gas from the intermediate space 44 into the oxidation space 12 can be influenced and optimized by a change in the arrangement and the size of the existing openings 28, 48 and the other openings (not shown).
  • the mixing with fuel and / or the shape and position of the possibly existing flame front 34 can be predetermined as required by adjusting the openings in advance.
  • the first feeder Direction 14, the second feeder 16 and the third feeder 18 can be influenced by the control unit 22 via electrical lines 46.
  • the influencing of the first feed device 14 and / or the second feed device 16 and / or the third feed device 18 can, for example, change one or more feed rates, that is to say one of the feed devices 14, 16, 18 per unit time delivered fuel, oxidizer or exhaust gas quantity.
  • An optical sensor device 20 may be arranged in the radial direction 62 at a distance from the inner circumferential surface 26 at the outer surface 58 delimiting the gap 44. Alternatively, the optical sensor device 20 can also be arranged on the end face 64 of the oxidation chamber 12.
  • the optical sensor device 20 can be coupled to the control device 22 via an electrical line 46 ', so that information determined by the optical sensor device 20 can be transmitted to the control device 22.
  • the information determined by the optical sensor device 20 may include, for example, optical image data that may be acquired by means of an optical sensor 24 associated with the optical sensor device 20.
  • the image data may comprise a single pixel or a plurality of pixels and may have information regarding brightness and color for each pixel.
  • the optical sensor 24 may receive optical signals through the aperture 28 from the oxidation space 12, wherein the aperture 28 may act as a shutter.
  • a viewing cone of the optical sensor 24 can be formed, which defines detectable regions of the oxidation space 12.
  • This view cone is shown in Figure 1 by a boundary line 50 and another boundary line 52 abstract.
  • the sight cone can, for example, by changing the dimensions of the optical sensor 24 and the opening 28 and / or by changing the relative positioning of the optical sensor 24 to the opening 28 are changed.
  • the optical sensor 24 may include a plurality of unrepresented independent optical sensor elements, which may be arranged spatially separated from each other.
  • the plurality of optical sensor elements can be arranged, for example, radially spaced from openings in the inner circumferential surface 26, which are not identical to the opening 28. In this way, a plurality of optical sensor elements may be arranged behind a plurality of different openings in order to completely optically detect the oxidation space 12.
  • the optical sensor 24 can detect optical information from the oxidation space 12, for example, directly or with the aid of a flexible fiberglass optics.
  • the optical sensor 24 may include, for example, a CCD or a CMOS sensor, whereby, depending on the size and structure solution of the sensor used an optical detection of the oxidation chamber 12 in different resolution is possible.
  • the resolution may be a single pixel or a plurality of pixels.
  • the control unit 22 can receive the information detected by the optical sensor device 20 in the form of a signal.
  • the signal may include image data.
  • the control unit 22 can influence at least one of the feed devices 14, 16, 18 as a function of the received signal of the optical sensor device 20 during operation. In particular, the color encompassed by the signal can be taken into account in influencing.
  • the control unit 22 can, for example, compare the received signal with a reference signal stored in the control unit 22.
  • the reference signal like the signal generated by the optical sensor device 20, may include image data.
  • the reference signal may characterize a desired stable and low-emission operating condition of the vehicle heater 10, for example, depending on a desired heating power of the vehicle heater 10.
  • the reference signal can be influenced, for example, by means of a control element 56 which is coupled to the control device 22 via a control line 54 and which can predefine a desired heating power of the vehicle heating device 10. This may allow complete control of the vehicle heater 10 via the optical sensor device 20. In particular, it can therefore be provided that the actuation of the operating element 56 only results in a change in the reference signal and does not directly influence the feed devices 14, 16, 18.
  • a comparison between the signal generated by the optical sensor device 20 and the reference signal stored in the control device 22 by the control device 22 can be effected, for example, by subtraction.
  • Image data may be composed of values characterizing individual pixels, wherein each pixel may for example be associated with two independent values for color and intensity. It is also conceivable that the color channels for the pixels are separated. For example, in a cyan, a magenta and a yellow color channel.
  • the difference between the generated signal and the reference signal can for example be pointwise.
  • the reference signal stored in the control unit 22 may, for example, be a stable bluish-burning flame 32 with a clearly defined flame front 34 in the oxidant flame. onsraum 12 describe.
  • the signal generated by the optical sensor device 20 will deviate greatly from the reference signal.
  • a color difference between individual pixels of the detected signal and the reference signal can be determined.
  • the reference signal can be subtracted, which can represent a bluish flame 32 in the oxidation space 12.
  • the deviation can be determined, for example, via the intensity of the remaining green components of individual pixels.
  • a large deviation between the two signals can, for example, lead to a greater influence on the first feed device 14 and / or the second feed device 16 and / or the third feed device 18, wherein, for example, the respective flow rate of the individual feed devices 14, 16, 18 increases as required or can be reduced.
  • the detection of a yellowish flame that is, the detection of yellowish light rays by the optical sensor 24 of the optical sensor device 20, for example, serve as a criterion for an incomplete oxidation process of the supplied fuel, wherein the incompletely burned fuel in the form of small soot particles in the yellow wavelength range Emit light. This light can be detected by the optical sensor 24.
  • the amount of fuel supplied can be reduced via the first supply device 14 and / or the amount of oxidizing agent supplied via the second supply device 16 can be increased and / or the amount of exhaust gas fed back via the third supply device 18 can be reduced.
  • An unstable operating state of the vehicle heating device 10 may be characterized, for example, by a rapidly changing signal, which may be the characteristic of a flickering flame 32.
  • the optical sensor device 20 can temporally resolve this flickering due to its very short dead time.
  • the flickering can be detected, for example, by subtraction of the image data in the case of two signals transmitted to the control unit in short time in succession.
  • the small dead time of the optical sensor device 20 also permits a very rapid detection of the extinction of the flame 32 overall. If the signal of the optical sensor device 20 indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space 12, the control device 22 may be configured to end the supply of the substance via flow-fed feed devices 14, 16, 18. Thus, the optical sensor device 20 can also perform the function of a flame or oxidation monitor.
  • the flame 32 can be optically detected in the oxidation space 12 from different directions.
  • a spatial detection of the flame front 34 of the flame 32 in the oxidation space 12 can take place, so that likewise a time-dependent displacement of the flame front 34, which can be, for example, periodic or quasi-periodic, can be detectable.
  • Such spatial image data can also be compared as a generated signal with a stored reference signal and the deviation between the two signals used to influence the first feed device 14, the second feed device 16 and the third feed device 18 can be used.
  • the spatial migration of the flame front 34 over time can be an indication of an unstable operating state of the vehicle heater 10, which can be counteracted by a corresponding influencing of the first feed device 14 and / or the second feed device 16 and / or the third feed device 18.
  • the delivery rates of the first supply device 14 and / or the second supply device 16 and / or the third supply device 18 can be set to predefinable starting values, which can be experimentally known to characterize a stable operating state of the vehicle heating device 10.
  • the control unit 22 can be designed to refrain from influencing the first supply device 14, for example to minimize the determined deviation, if this leads to an increase in the amount of fuel supplied and at the same time the available fuel in the vehicle falls below a predeterminable minimum value.
  • the fuel supply can be determined for example by a corresponding level sensor. By dispensing with the increase in the amount of fuel supplied fuel, a possible residual operating time of the vehicle heater 10 can be achieved by stretching the existing fuel supply.
  • the control unit 22 can furthermore be designed to refrain from influencing at least one of the feed devices 14, 16, 18, which leads to an increased energy consumption of the feed device 14, 16, 18 when a determined operating voltage of a supplying vehicle battery falls below a predefinable threshold value. In this way, the power consumption of the vehicle heater 10 can be reduced, so that a possible remaining running time of the vehicle heater 10 can be increased.
  • FIG. 2 shows a simplified sectional view of another vehicle heater.
  • the vehicle heater 10 shown in FIG. 2 comprises an evaporator 66 for supplied fuel, which is arranged on the end face 64 of the oxidation space 12.
  • a catalyst 68 may be arranged in the oxidation space 12 and at least partially fill it.
  • the oxidation process taking place in the oxidation space 12 may be flammable, wherein a catalytic conversion of supplied fuel and oxidant may take place essentially at the surface of the illustrated catalyst 68.
  • the evaporator 66 may include an unspecified evaporator fleece.
  • the fuel supplied to the evaporator fleece can be mixed with oxidizing agent in a manner known to those skilled in the art, which can be supplied, for example, via the openings 48 shown by way of example. Via the openings 48, recirculated exhaust gas can furthermore be supplied to the oxidation space 12. A flameless oxidation process may also be possible by suitable supply of recirculated exhaust gas without the catalyst 68.
  • the optical sensor device 20 with the optical sensor 20 can be arranged on the end face 64 of the oxidation space 12 and comprise a glass fiber optic 70.
  • the glass fiber optic 70 can receive optical signals from the oxidation space 12 and forward them to the optical sensor 24.
  • the optical sensor 24 can be arranged at a greater distance from the oxidation space 12 without restricting the optically detectable area of the oxidation space 12.
  • the evaporator 66 can occupy a larger area of the end face 62 of the oxidation space 12 and at the same time the temperature of the optical sensor 24 can be lowered.
  • the optical sensor 24 can optically detect or perceive, in particular, the catalytic converter 68 and / or a section of the inner circumferential surface 26 of the oxidation space via the glass fiber optics 70.
  • the provision of glass fiber optic 70 is optional. In operation of the illustrated vehicle heater 10, fuel supplied is reacted on the surface of the catalyst 68 while giving off heat with oxidant supplied.
  • the catalyst 68 is heated strongly, so that it begins to glow. From the spectral composition of the optically perceivable annealing, the temperature of the catalyst 68 can be determined. The relationship between temperature and perceptible annealing may be that of a blackbody, with additional dependence on the material of the catalyst 68. In any case, an experimental determination of the relationship between the detectable spectrum and the temperature is possible. Since the temperature of the catalyst 68 is suitable as a size for influencing the feed devices 14, 16, 18, this applies likewise to the signal detectable by the optical sensor 24, so that the control device 22 is influenced based on an optical detection of the catalytic converter 68 the feed devices 14, 16, 18 can make.
  • the inner circumferential surface 26 may be heated so that it also, for example, begins to glow.
  • an optical detection of the annealing of the inner lateral surface 26 for influencing the feed devices 14, 16, 18 can therefore also be used, since their color is also related to the temperature of the oxidation chamber 12.
  • FIG. 3 shows a flowchart of the control circuit for influencing an oxidation process in a vehicle heater.
  • step 100 data is collected.
  • image data can be determined optically by an optical sensor of an optical sensor device.
  • the signal thus generated may therefore comprise, for example, image data.
  • the image data may include individual pixels, each of which may be characterized by the necessary values for color and brightness.
  • the individual pixels can optically detect the regions of the oxidation space of the vehicle heater that can be realized, for example, as a combustion chamber, from the optical sensor, with a specific predefinable resolution.
  • the acquired data can be transmitted as a signal to the control unit of the vehicle heater.
  • the deviation of the detected data that is to say the deviation of the detected signal, which may comprise image data
  • a reference signal which may also include image data.
  • the determination of the deviation can be done for example by the control unit of the vehicle heater.
  • the determination of the deviation can be carried out, for example, with methods of image processing known to the person skilled in the art, which can be carried out by the control unit.
  • the reference signal can be determined experimentally in advance and stored, for example, in a memory of the vehicle heater.
  • the determination of the deviation can be done, for example, for each pixel individually by a difference between the values characterizing the respective pixel and the values representing the corresponding pixel in the reference signal.
  • the values characterizing the pixels can be averaged over several pixels, which corresponds to a low resolution.
  • the reference signal may be adjusted in terms of the resolution of the image data included.
  • the determined signal and the reference signal can also each comprise only a single pixel.
  • the determined deviation can in turn comprise image data, which can be formed, for example, from the difference between the detected signal and the reference signal.
  • the detected deviation may have a very low intensity if the detected signal is very similar to the reference signal.
  • the detected signal and the reference signal may each characterize bluish flames in the combustion chamber.
  • the difference may then be very small, and the detected deviation may include image data that is substantially black, for example, because the bluish flame of the reference signal has canceled the bluish flame from the detected signal according to the subtractive color mixture.
  • the determined deviation can comprise, for example, image data which, according to the subtractive color mixture, characterizes a flame with strong green fractions. If necessary, step 102 can also be omitted and the influence can be determined directly from the signal determined.
  • the color of the image data can also be used to deduce the temperature of the imaged item. If, for example, the captured image data represent part of the oxidation space and / or the oxidation process takes place as a flameless conversion of fuel and oxidant, the temperature or the temperature distribution in the oxidation space can be determined by the detected colors and brightnesses in the image data. For example, a red glow of a temperature may correspond to Ti, while an orange glow may correspond to a temperature T 2 and a yellow glow may correspond to a temperature T 3 , where Ti ⁇ T 2 ⁇ T 3 . The exact temperatures are from the exact recorded color spectrum as well as the detected glowing material of the oxidation space dependent.
  • An experimental determination of the exact relationship between the image data received by the optical sensor and the temperature can be carried out experimentally in advance, for example.
  • the color of the image data can therefore also be used in a flameless oxidation for influencing the feed devices, for example for realizing a temperature control. Again, a deviation from a reference value can be determined and minimized. However, a direct influence based on the detected signal is also possible.
  • one or more of the existing feeders of the vehicle heater may be affected according to the determined deviation. This can be done for example by the control unit of the vehicle heater. For example, no or only a very small influence on the feed devices can take place if the determined deviation comprises image data which essentially characterize a black image. On the other hand, if the determined deviation comprises image data which, for example, characterize a greenish flame, influencing of the feed devices can be carried out, for example, as a function of the average mean brightness of the flame characterized by the deviation. Depending on the desired heating power of the vehicle heater and the color and the averaged intensity of the determined deviation specifications for the delivery rates to be set individual or all feeders can be stored in a memory of the control unit of the vehicle heater.
  • step 102 the influence of the feeders can also be made directly based on the received signal. For example, a time derivative of the signal or time minima and / or maxima can be determined and used. If, for example, the color and intensity of the signal is a measure of the temperature in the oxidation space, regulation of the temperature in the oxidation space can be realized. Instead of temporal changes of the image data and spatial changes can be considered, which can characterize, for example, the homogeneity of the oxidation process in the oxidation space.
  • step 100 This completes the control cycle associated with acquiring data from the oxidation space of the vehicle heater starts again.
  • the method illustrated in FIG. 3 can be carried out by the vehicle heaters shown in FIGS. 1 and 2.
  • the method described can furthermore be used together with any oxidation processes in which heat is produced during the oxidation.
  • any oxidation processes in which heat is produced during the oxidation.
  • stationary heating internal combustion engines, gas turbines or in general, in technical processes for the detection and / or influence of oxidation states or processes.

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Abstract

The present invention relates to a vehicle heating unit (10) comprising an oxidation space (12), a feed device (14, 16, 18) for a substance which is to be fed to an oxidation process which takes place in the oxidation space (12) in order to generate heat, an optical sensor device (20) and a control unit (22) which is coupled to the optical sensor device (20), wherein the control unit (22) is configured to influence the oxidation process as a function of a signal which is generated by the optical sensor device (20) while the feed device (14, 16, 18) is operating, by changing an operating parameter of the feed device (14, 16, 18). The present invention also relates to a method for operating a vehicle heating unit.

Description

Fahrzeugheizgerät und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes  A vehicle heater and method of operating a vehicle heater
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizgerät. The present invention relates to a vehicle heater.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes. The invention further relates to a method for operating a vehicle heating device.
Fahrzeugheizgeräte, die Wärme aus der Oxidation eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes erzeugen, müssen über eine aufwendige Sensorik verfügen, um eine geregelte schadstoffarme Umsetzung des Brennstoffs zu gewährleisten. Beispielsweise können Sensoren zur Erfassung der Temperatur und der Abgaszusammensetzung notwendig sein. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugheizgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes bereitzustellen, bei denen die für die geregelte Umsetzung notwendige Sensorik vereinfacht werden kann. Vehicle heaters that generate heat from the oxidation of a liquid or gaseous fuel must have a sophisticated sensor to ensure a controlled low-emission conversion of the fuel. For example, sensors may be necessary to detect the temperature and exhaust gas composition. The present invention has for its object to provide a vehicle heater and a method for operating a vehicle heater, in which the necessary for the controlled implementation sensor can be simplified.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteil- hafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. These objects are achieved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Es wird ein Fahrzeugheizgerät angegeben, umfassend einen Oxidationsraum, eine Zuführeinrichtung für einen einem in dem Oxidationsraum zur Wärmeerzeugung stattfindenden Oxidationsprozess zuzuführenden Stoff, eine optische Sensoreinrichtung und ein mit der optischen Sensoreinrichtung gekoppeltes Steuergerät, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, den Oxidationsprozess in Abhängigkeit eines von der optischen Sensoreinrichtung erzeugten Signals während des Betriebs der Zuführeinrichtung durch Ändern eines Betriebsparameters der Zuführeinrichtung zu beeinflussen. Die Formulierung "während des Betriebs" bedeutet während einer fortlaufenden Zufuhr des Stoffes, so dass der Betriebsparameter insbesondere so geändert wird, dass die Zuführeinrichtung nicht außer Betrieb genommen und die Zufuhr des Stoffes nicht gestoppt wird. Unter dem Beeinflussen wird beispielsweise das Steuern oder Regeln der Zuführeinrichtung verstanden. Bei der Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann das Steuergerät beispielsweise eine Abweichung eines von dem optischen Flammwächter erzeugten Signals von einem in dem Steuergerät gespeicherten Referenzsignal ermitteln und die Zuführeinrichtung basierend auf der ermittelten Abweichung beeinflussen, um die ermittelte Abweichung zu minimieren. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät bei der Beeinflussung der Zuführein- richtung auch eine zeitliche Ableitung und/oder eine räumliche Ableitung des Signals auswerten. Zeitliche und/oder räumliche Maxima oder Minima des Signals können ebenfalls die Grundlage zur Beeinflussung der Zuführeinrichtung darstellen und von dem Steuergerät aus dem Signal abgeleitet werden. Zuzuführender Stoff kann beispielsweise Brenn- stoff, Oxidationsmittel und zurückgeführtes Abgas sein. Unter Brennstoff werden flüssige oder gasförmige Stoffe verstanden, die zusammen mit einem Oxidationsmittel unter Wärmeabgabe oxidiert werden können. Brennstoffe können beispielsweise Erdgas, Benzin oder Diesel sein. Oxidationsmittel kann beispielsweise der in der Luft enthaltene Sauerstoff sein. Unter dem Signal der optischen Sensoreinrichtung wird die von der optischen Sensoreinrichtung zu dem Steuergerät übertragene Information verstanden. Diese Information kann komplexe Daten, beispielsweise optische Bilddaten umfassen, wobei die Bilddaten Daten von einer Vielzahl von unterschiedlichen Bildpunkten umfassen können. Die einzelnen Bildpunkte können insbesondere Informationen über die Helligkeit und die Farbe umfassen. Die optische Sensoreinrichtung kann optische Signale aus dem Oxidati- onsraum erfassen, das heißt insbesondere eine eventuell in dem Oxidationsraum vorhandene Flamme und/oder Objekte sowie den Oxidationsraum begrenzende Wände. Räumlich bezieht sich dabei auf voneinander getrennte Bildpunkte und unter einem räumlichen Abstand kann ein Abstand zwischen einzelnen getrennten Bildpunkten der Bilddaten verstanden werden. Unter dem Referenzsignal werden beispielsweise in dem Steuergerät gespeicherte Informationen verstanden, die ebenfalls optische Bilddaten mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Bildpunkten umfassen können. Unter der Bestimmung einer Abweichung kann eine Differenzbildung zwischen den erfassten optischen Bilddaten des erzeugten Signals und optischen Bilddaten des Referenzsignals verstanden werden, die beispielsweise punktweise erfolgen kann. Beispielsweise können die erfassten optischen Bilddaten einen einzigen Bildpunkt umfassen, dessen Farbe und Helligkeit mit dem einzigen optischen Bildpunkt aus den optischen Bilddaten des Referenzsignals durch Differenzbildung verglichen werden kann. Unter einer Zuführeinrichtung wird eine Vorrichtung zur kontrollierten Zufuhr eines Stoffes verstanden, beispielsweise Brennstoff, Oxidationsmittel oder zurückgeführtes Abgas. Beispielsweise kann die Zuführeinrichtung ein Geblä- se, eine Düse oder eine Pumpe sein. Unter einer Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann beispielsweise eine Veränderung der von der Zuführeinrichtung pro Zeiteinheit geförderten Brennstoff-, Oxidationsmittel- oder Abgasmenge verstanden werden. Der Oxida- tionsprozess kann beispielsweise ein Verbrennungsprozess mit einer Flamme sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Oxidationsprozess auch die Wärmeerzeugung mittels flammloser katalytischer Oxidation eines Brennstoffs mit einem Oxidationsmittel umfassen. Das beschriebene Fahrzeugheizgerät erlaubt eine Regelung des Oxidationsprozes- ses des Brennstoffs. Durch die Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann der in dem Fahrzeugheizgerät stattfindende Oxidationsprozess, beispielsweise die Verbrennung, kontrolliert werden. Beispielsweise können Abweichungen zwischen dem aktuell im Fahrzeugheizgerät stattfindenden Oxidationsprozess, der durch das von der optischen Sen- soreinrichtung erzeugte Signal charakterisiert ist, und einem erwünschten Oxidationsprozess, der beispielsweise durch das in dem Steuergerät gespeicherte Referenzsignal charakterisiert sein kann, nach dem Prinzip einer Soll-Ist-Regelung verringert werden. Die Beeinflussung des Oxidationsprozesses, beispielsweise seine dynamische Regelung, kann bei dem beschriebenen Fahrzeugheizgerät in vorteilhafter Weise über eine einzige optische Sensoreinrichtung realisiert werden. Zusätzliche Komponenten, insbesondere weitere Sensoren, sind nicht notwendig. Dies erlaubt eine kostengünstige Realisierung eines kontrollierten Oxidationsprozesses in dem beschriebenen Fahrzeugheizgerät, durch den beispielsweise der Schadstoffausstoß reduzierbar ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeugheizgerät mehrere Zuführeinrichtungen umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, mindestens eine der mehreren Zuführeinrichtungen in Abhängigkeit des von der optischen Sensoreinrichtung erzeugten Signals während des Betriebs der mindestens einen der mehreren Zuführeinrichtungen durch Ändern eines Betriebsparameters der mindestens einen der mehreren Zuführ- einrichtungen zu beeinflussen. A vehicle heater is provided, comprising an oxidation space, a feed device for a substance to be supplied to an oxidation process taking place in the oxidation space, an optical sensor device and a control device coupled to the optical sensor device, wherein the control device is configured to control the oxidation process as a function of the signal generated by the optical sensor device during operation of the feeder by changing an operating parameter of the feeder. The phrase "during operation" means during a continuous supply of the substance, so that the operating parameter is changed in particular so that the feeder is not taken out of service and the supply of the substance is not stopped. Influencing is understood to mean, for example, controlling or regulating the feed device. When influencing the feed device, the control unit can determine, for example, a deviation of a signal generated by the optical flame detector from a reference signal stored in the control unit and influence the feed device based on the determined deviation in order to minimize the determined deviation. Alternatively or additionally, the control unit can influence the feed-in direction also evaluate a time derivative and / or a spatial derivative of the signal. Temporal and / or spatial maxima or minima of the signal may also be the basis for influencing the feeder and derived from the signal from the controller. The substance to be supplied may be, for example, fuel, oxidizing agent and recycled exhaust gas. Under fuel liquid or gaseous substances are understood, which can be oxidized together with an oxidizing agent with heat release. Fuels can be, for example, natural gas, gasoline or diesel. Oxidizing agent may be, for example, the oxygen contained in the air. The signal of the optical sensor device is understood to be the information transmitted by the optical sensor device to the control device. This information may include complex data, such as optical image data, wherein the image data may include data from a plurality of different pixels. The individual pixels may in particular include information about the brightness and the color. The optical sensor device can detect optical signals from the oxidation space, that is, in particular, a flame and / or objects that may be present in the oxidation space and walls delimiting the oxidation space. Spatially refers to separate pixels and a spatial distance can be understood as a distance between individual separate pixels of the image data. The reference signal is understood, for example, as information stored in the control unit, which may also comprise optical image data having a plurality of different pixels. The determination of a deviation can be understood to mean a difference between the detected optical image data of the generated signal and optical image data of the reference signal, which can be done pointwise, for example. For example, the acquired optical image data may comprise a single pixel whose color and brightness may be compared with the single optical pixel from the optical image data of the reference signal by subtraction. A feeder means a device for the controlled supply of a substance, for example fuel, oxidizing agent or recirculated exhaust gas. For example, the feed device may be a fan, a nozzle or a pump. By influencing the feeding device, it is possible, for example, to understand a change in the quantity of fuel, oxidizing agent or exhaust gas delivered by the feeding device per unit of time. The oxidation process can be, for example, a combustion process with a flame. Additionally or alternatively, the oxidation process may also include heat generation by means of flame-free catalytic oxidation of a fuel with an oxidant. The vehicle heater described allows a control of the oxidation process This is the fuel. By influencing the feed device, the oxidation process taking place in the vehicle heater, for example combustion, can be controlled. For example, deviations between the oxidation process currently taking place in the vehicle heater, which is characterized by the signal generated by the optical sensor device, and a desired oxidation process, which may be characterized, for example, by the reference signal stored in the control device, can follow the principle of a desired actual Regulation be reduced. The influencing of the oxidation process, for example its dynamic control, can be realized in the described vehicle heater advantageously via a single optical sensor device. Additional components, in particular other sensors, are not necessary. This allows a cost-effective realization of a controlled oxidation process in the described vehicle heater, through which, for example, the emission of pollutants can be reduced. Furthermore, it can be provided that the vehicle heater comprises a plurality of feed devices, and that the control device is adapted to at least one of the plurality of feeders in response to the signal generated by the optical sensor means during operation of the at least one of the plurality of feeders by changing an operating parameter of the at least one of the multiple feeders.
Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinrichtung einen optischen Sensor umfasst, der den Oxidationsraum und/oder eine in dem Oxidationsraum lokalisierte Flamme im Wesentlichen vollständig optisch erfasst. Das im Wesentlichen vollständige optische Erfassen des Oxidationsraums und/oder der in dem Oxidationsraum eventuell lokalisierten Flamme kann eine genaue Zustandsbestimmung des in dem Oxidationsraum ablaufenden Oxidationsprozesses ermöglichen. Sie kann eine Voraussetzung für eine gezielte Beeinflussung sein, beispielsweise eine Regelung des ablaufenden Oxidationsprozesses. Eine im Wesentlichen vollständige Erfassung bedeutet, dass optische Signale von nahezu jedem Punkt in dem Oxidationsraum durch den optischen Sensor der optischen Sensoreinrichtung detektiert werden können. Eine optische Erfassung des Oxi- dationsraumes umfasst auch die optische Erfassung eines in dem Oxidationsraum angeordneten Körpers, beispielsweise eines Katalysators. Sowohl der Oxidationsraum als auch ein in dem Oxidationsraum angeordneter Körper können durch ihre Erwärmung als eine Strahlungsquelle wirken, beispielsweise durch Glühen unter Abgabe optisch erfassbaren Lichts. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der optische Sensor einen CCD-Sensor und/oder einen CMOS-Sensor umfasst. Sowohl CCD- als auch CMOS-Sensoren sind Standardbauteile zur Detektion optischer Signale, die jeweils mit einer unterschiedlich hohen Anzahl von Sensorflächen zur Erfassung voneinander getrennter Bildpunkte ausgestattet sein können. Die Verwendung solcher standardisierter Bausteine als optischer Sensor kann die Herstellungskosten des beschriebenen Fahrzeugheizgerätes senken. Usefully, it can be provided that the optical sensor device comprises an optical sensor which detects the oxidation space and / or a flame located in the oxidation space substantially completely optically. The essentially complete optical detection of the oxidation space and / or the flame possibly located in the oxidation space can enable a precise determination of the state of the oxidation process taking place in the oxidation space. It may be a prerequisite for a targeted influencing, for example a regulation of the ongoing oxidation process. Substantially complete detection means that optical signals from almost any point in the oxidation space can be detected by the optical sensor of the optical sensor device. An optical detection of the oxidation space also includes the optical detection of a body arranged in the oxidation space, for example a catalyst. Both the oxidation space and a body arranged in the oxidation space can act as a radiation source by their heating, for example by annealing with the delivery of optically detectable light. Furthermore, it can be provided that the optical sensor comprises a CCD sensor and / or a CMOS sensor. Both CCD and CMOS sensors are standard components for the detection of optical signals, each of which can be equipped with a different number of sensor surfaces for the detection of separate pixels. The use of such standardized components as an optical sensor can reduce the manufacturing cost of the vehicle heater described.
Es kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinrichtung eine Glasfiberoptik um- fasst, die optische Signale aus dem Oxidationsraum aufnimmt und weiterleitet. Die Glasfiberoptik kann beispielsweise flexible lichtleitende Fasern umfassen, beispielsweise Glasfasern. Durch die Verwendung der Glasfiberoptik kann die Position des optischen Sensors verändert werden, ohne den von dem Sensor optisch erfassten Bereich zu verändern, da die Glasfiberoptik die vorhandenen optischen Signale aufnimmt und zu dem optischen Sensor weiterleitet. Auf diese Weise kann beispielsweise der optische Sensor in einem Bereich mit einer niedrigen Temperatur angeordnet werden, um das thermische Rauschen des optischen Sensors zu senken. Eine zu hohe thermische Belastung kann sogar zu einem Ausfall des optischen Sensors führen und ist daher unbedingt zu vermeiden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine den Oxidationsraum einhüllende innere Mantelfläche zumindest eine Öffnung aufweist, wobei die optische Sensoreinrichtung radial beabstandet von der zumindest einen Öffnung außerhalb des Oxidationsraums angeordnet ist. Dies erlaubt eine Anordnung der optischen Sensoreinrichtung außerhalb des Oxi- dationsraumes. Eine direkte optische Erfassung des Oxidationsraumes kann durch die gleichzeitig zur Zuführung von zuzuführendem Stoff, beispielsweise Oxidationsmittel und/oder Abgas, nutzbare Öffnung erfolgen. Der durch die Öffnung in den Oxidationsraum einströmende zuzuführende Stoff schirmt die optische Sensoreinrichtung gegen in dem Oxidationsraum herrschende hohe Temperaturen ab und erzeugt zugleich eine die optische Sensoreinrichtung kühlende Wirkung. Dies kann das thermische Rauschen des ver- wendeten optischen Sensors reduzieren, das mit steigender Temperatur zunimmt. It can be provided that the optical sensor device comprises a glass fiber optic, which receives and forwards optical signals from the oxidation space. The glass fiber optics may comprise, for example, flexible light-conducting fibers, for example glass fibers. By using the glass fiber optic, the position of the optical sensor can be changed without changing the area optically detected by the sensor since the glass fiber optic picks up the existing optical signals and passes them on to the optical sensor. In this way, for example, the optical sensor can be disposed in a low-temperature region to lower the thermal noise of the optical sensor. Too high a thermal load can even lead to a failure of the optical sensor and is therefore essential to avoid. Furthermore, it can be provided that an inner circumferential surface enclosing the oxidation space has at least one opening, wherein the optical sensor device is arranged radially spaced from the at least one opening outside the oxidation space. This allows an arrangement of the optical sensor device outside the oxidation space. A direct optical detection of the oxidation space can be carried out by the simultaneously usable for supplying zuzuführendem substance, such as oxidizing agent and / or exhaust gas opening. The material to be fed in through the opening into the oxidation space shields the optical sensor device against high temperatures prevailing in the oxidation space and at the same time produces an effect which cools the optical sensor device. This can reduce the thermal noise of the used optical sensor, which increases with increasing temperature.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinrichtung an einer Stirnseite des Oxidationsraumes angeordnet ist. Als Stirnseite wird insbesondere eine Eingangsseite des Oxidationsraumes bezeichnet, die im Wesentlichen geschlossen oder begrenzt sein kann. Auch auf diese Weise kann die Temperatur begrenzt werden, der die optische Sensoreinrichtung während des Betriebs des Fahrzeugheizgerätes ausgesetzt ist. Alle dem Oxidationsraum zugeführten Stoffe strömen nicht zu der Stirnseite des Oxidationsraumes hin sondern strömen von der Stirnseite des Oxidationsraumes weg, so dass ein kühlender konvektiver Wärmetransport von der optischen Sensoreinrichtung weg erfolgt. Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, den Betrieb der Zuführeinrichtung zu beenden, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum anzeigt. Die optische Sensoreinrichtung kann auf diese Weise zugleich als Oxidationssen- sor verwendet werden, mit dessen Hilfe ermittelt werden kann, ob der Oxidationsprozess zu Wärmeerzeugung läuft oder ob er beispielsweise unterbrochen wurde. Alternatively it can be provided that the optical sensor device is arranged on an end face of the oxidation space. In particular, an input side of the oxidation space, which may be substantially closed or delimited, is referred to as the front side. Also in this way, the temperature may be limited, which is exposed to the optical sensor device during operation of the vehicle heater. All that Oxidation space supplied substances do not flow to the front side of the oxidation space but flow away from the front side of the oxidation space, so that a cooling convective heat transport takes place away from the optical sensor device. Usefully, it can be provided that the control unit is set up to end the operation of the feed device when the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space. In this way, the optical sensor device can at the same time be used as the oxidation sensor, with the aid of which it can be determined whether the oxidation process is producing heat or whether it has been interrupted, for example.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, eine Zündeinrichtung zu betätigen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum oder einen instabilen Oxidationsprozess in dem Oxidationsraum anzeigt. Das Betätigen der Zündeinrichtung kann helfen, einen instabilen Oxidationsprozess zu stabilisieren oder eine vollständige Unterbrechung des Oxidationsprozesses zu verhindern. Beispielsweise kann ein vollständiges Verlöschen der Flamme verhindert werden oder eine unbeabsichtigt erloschene Flamme neu entzündet werden. Auf diese Weise kann bei dem beschriebenen Fahrzeugheizgerät ein umständlicher Neustart des Oxidationsprozesses, beispielsweise des Verbrennungsprozesses, verhindert werden, so dass die Wärmeproduktion des beschriebenen Fahrzeugheizgerätes auch während eines zeitweilig instabilen Oxidationsprozesses sicher aufrechterhalten werden kann. Ein instabiler Oxidationsprozess kann beispielsweise durch ein zeitlich periodisch schnell fluktuierendes Signal der optischen Sensoreinrichtung charakterisiert sein. Das Signal kann dann beispielsweise zeitlich periodisch starke Gradienten aufweisen. Große räumliche Gradienten zwischen beabstande- ten Bildpunkten sind ebenso zur Charakterisierung eines instabilen Oxidationsprozesses möglich. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zuführung des Stoffes über die Zuführeinrichtung auf einen vorgebbaren Startwert einzustellen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum oder einen instabilen Oxidationsprozess in dem Oxidationsraum anzeigt. Somit kann das beschriebene Fahrzeugheiz- gerät in vorteilhafter Weise selbsttätig den ablaufenden Oxidationsprozess, beispielsweise einen Verbrennungsprozess oder eine flammlose katalytische Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel, aufrecht erhalten und/oder stabilisieren. Beispielsweise kann eine instabile Flamme stabilisiert werden. Eine bereits erloschene Flamme kann sofort neu entzündet werden und mit dem vorgegebbaren Startwert ohne einen Austritt von nicht verbranntem Brennstoff realisiert werden. Sinngemäß ist dies auch bei einer flammlosen ka- talytischen Oxidation möglich. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Wärmeerzeugung und einen geringen Schadstoffausstoß durch das Fahrzeugheizgerät. Der vorgebbare Startwert kann beispielsweise im Vorfeld experimentell ermittelt und in einem Speicher des Steuergerätes abgespeichert sein. Der Startwert kann einen temperaturabhängigen stabilen Betriebspunkt des Fahrzeugheizgerätes bezeichnen, wobei beispielsweise die Tempe- ratur in dem Oxidationsraum und/oder die Temperatur des zugeführten Stoffes berücksichtigt werden kann, beispielsweise des Oxidationsmittels, des Brennstoffes und/oder des zurückgeführten Abgases. Advantageously, it can be provided that the control unit is set up to actuate an ignition device when the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space or an unstable oxidation process in the oxidation space. Actuation of the ignition device may help to stabilize an unstable oxidation process or prevent complete interruption of the oxidation process. For example, a complete extinction of the flame can be prevented or an accidentally extinguished flame can be re-ignited. In this way, in the vehicle heater described a cumbersome restart of the oxidation process, such as the combustion process can be prevented, so that the heat production of the vehicle heater described can be maintained safely even during a temporarily unstable oxidation process. An unstable oxidation process can be characterized, for example, by a signal of the optical sensor device that fluctuates temporally and rapidly fluctuating. The signal may then have periodically strong gradients, for example. Large spatial gradients between spaced pixels are also possible to characterize an unstable oxidation process. In this context, it may be provided that the control unit is set up to adjust the supply of the substance via the feed device to a predefinable start value if the signal generated by the optical sensor device indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space or an unstable oxidation process in the oxidation space , Thus, the described Fahrzeugheiz- device automatically advantageously the ongoing oxidation process, such as a combustion process or a flameless catalytic conversion of fuel and oxidizing agents, maintain and / or stabilize. For example, an unstable flame can be stabilized. An already extinguished flame can be re-ignited immediately and can be realized with the predefinable starting value without an escape of unburned fuel. This is analogous to a flame-free catalytic oxidation. This allows for continuous heat generation and low pollutant emissions by the vehicle heater. The predefinable starting value can be determined experimentally in advance, for example, and stored in a memory of the control unit. The starting value may designate a temperature-dependent stable operating point of the vehicle heater, wherein, for example, the temperature in the oxidation space and / or the temperature of the supplied substance may be taken into account, for example the oxidizing agent, the fuel and / or the recirculated exhaust gas.
Nützlicherweise kann vorgesehen sein, dass der dem Oxidationsraum zuzuführende Stoff Brennstoff umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zuführung von Brennstoff in den Oxidationsraum zu verringern, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme anzeigt oder eine zu hohe Temperatur in dem Oxidationsraum anzeigt. Eine gelbliche Färbung entspricht einem optischen Signal mit einem Intensitätsmaximum im Bereich von 575 bis 585 nm Wellenlänge. Eine gelbliche Färbung einer Flamme zeigt einen hohen Anteil an Rußpartikeln in der Flamme an, die durch thermische Anregung gelb leuchten. Der Oxidationsprozess des zugeführten Brennstoffs erfolgt nur unvollständig. Eine Reduzierung der zugeführten Brennstoffmenge kann den Anteil der unverbrannten Rußpartikel in der Flamme reduzieren, da das Verhältnis aus Brennstoff und Oxidationsmittel zugunsten des Oxidationsmit- tels verschoben wird. Der Oxidationsprozess kann dann vollständiger ablaufen. Durch das Reduzieren der zugeführten Brennstoffmenge kann die in dem Oxidationsraum freigesetzte Wärme pro Zeiteinheit, das heißt die Wärmeleistung des Fahrzeugheizgerätes, reduziert werden, so dass die Temperatur in dem Oxidationsraum reduziert werden kann. Das Signal kann auch die Temperatur des Oxidationsraumes anzeigen, beispielsweise bei ei- ner flammlosen katalytischen Oxidation. Die in dem Oxidationsraum angeordneten Körper und die den Oxidationsraum begrenzenden Oberflächen können beispielsweise Strahlung abgeben, die sich im Wesentlichen nach dem Prinzip der Strahlung eines schwarzen Strahlers bestimmt. Aus der durch die optische Sensoreinrichtung empfangenen Strahlung, das heißt dem empfangenen Strahlungsspektrum, können daher beispielsweise Temperaturen in dem Oxidationsraum ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Rotglühen einer ersten Temperatur T-i zugeordnet sein, während ein Orangeglühen einer zweiten Temperatur T2 zugeordnet sein kann und ein Gelbglühen einer dritten Temperatur T3 zugeordnet sein kann, wobei ΤΊ < T2 < T3 gilt. Usefully, it can be provided that the substance to be supplied to the oxidation space comprises fuel, and that the control unit is set up to reduce the supply of fuel into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device indicates a yellowish coloration of a flame or too high Indicates temperature in the oxidation space. A yellowish color corresponds to an optical signal with an intensity maximum in the range of 575 to 585 nm wavelength. A yellowish color of a flame indicates a high proportion of soot particles in the flame, which shine yellow by thermal excitation. The oxidation process of the supplied fuel is incomplete. A reduction in the amount of fuel supplied can reduce the proportion of unburned soot particles in the flame, since the ratio of fuel and oxidant is shifted in favor of the oxidant. The oxidation process can then proceed more completely. By reducing the amount of fuel supplied, the heat released in the oxidation space per unit time, that is, the heat output of the vehicle heater, can be reduced, so that the temperature in the oxidation space can be reduced. The signal can also indicate the temperature of the oxidation space, for example in the case of a flame-free catalytic oxidation. The bodies arranged in the oxidation space and the surfaces delimiting the oxidation space can emit radiation, for example, which essentially determines the principle of the radiation of a black body. Therefore, for example, temperatures in the oxidation space can be determined from the radiation received by the optical sensor device, that is, the received radiation spectrum. For example, an orange glow may be associated with a first temperature Ti, while an orange glow may be associated with a second temperature Temperature T 2 can be assigned and a yellow glow can be assigned to a third temperature T 3 , where ΤΊ <T 2 <T 3 applies.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der dem Oxidationsraum zuzuführende Stoff Oxida- tionsmittel umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zuführung von Oxidationsmittel in den Oxidationsraum zu erhöhen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme anzeigt. Zusätzliches Oxidationsmittel kann zur Umsetzung von in der Flamme vorhandenen Rußpartikeln zugeführt werden, um den in dem Oxidationsraum ablaufenden Oxidationsprozess des Brenn- Stoffs zu verbessern. Durch das Verbessern des Oxidationsprozesses in dem Fahrzeugheizgerät kann bei konstanter zugeführter Brennstoffmenge die in dem Fahrzeugheizgerät pro Zeiteinheit freigesetzte Wärmemenge leicht erhöht und zugleich ein Schadstoffausstoß des Fahrzeugheizgerätes in Form von Ruß reduziert werden. Es ist weiterhin möglich, dass der dem Oxidationsraum zuzuführende Stoff zurückgeführtes Abgas umfasst, und dass das Steuergerät dazu eingerichtet ist, die Zurückführung von Abgas in den Oxidationsraum zu reduzieren, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme oder eine zu geringe Temperatur in dem Oxidationsraum anzeigt. Zurückgeführtes Abgas stellt ein für den Oxidations- prozess von Brennstoff in dem Oxidationsraum inertes Gas dar, welches die Reaktionstemperatur senken und gleichzeitig die Bildung von Rußpartikeln begünstigen kann. Das Reduzieren der zurückgeführten Abgasmenge durch eine entsprechende Beeinflussung der Zuführeinrichtung kann daher die Temperatur in dem Oxidationsraum erhöhen und/oder einer gelblichen Färbung der Flamme entgegenwirken. Furthermore, it can be provided that the substance to be supplied to the oxidation space comprises oxidizing agent, and that the control unit is set up to increase the supply of oxidizing agent into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device indicates a yellowish color of a flame. Additional oxidant may be added to react soot particles present in the flame to enhance the oxidation process of the fuel in the oxidation space. By improving the oxidation process in the vehicle heater, the amount of heat released in the vehicle heater per unit time can be increased slightly while reducing pollutant emissions of the vehicle heater in the form of soot at a constant supplied amount of fuel. It is also possible for the substance to be supplied to the oxidation space to comprise recirculated exhaust gas, and for the control unit to be arranged to reduce the recirculation of exhaust gas into the oxidation space if the signal generated by the optical sensor device is a yellowish color of a flame or too low Indicates temperature in the oxidation space. Recirculated exhaust gas is an inert gas for the oxidation process of fuel in the oxidation space, which can lower the reaction temperature and at the same time promote the formation of soot particles. Reducing the recirculated exhaust gas amount by influencing the feed device accordingly can therefore increase the temperature in the oxidation space and / or counteract a yellowish coloration of the flame.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes umfassend einen Oxidationsraum, eine Zuführeinrichtung für einen einem in dem Oxidationsraum stattfindenden Oxidationsprozess zuzuführenden Stoff, eine optische Sensoreinrichtung und ein mit der optischen Sensoreinrichtung gekoppeltes Steuergerät, wobei durch das Steuergerät der Oxidationsprozess in Abhängigkeit eines von der optischen Sensoreinrichtung erzeugten Signals während des Betriebs der Zuführeinrichtung durch Ändern eines Betriebsparameters der Zuführeinrichtung beeinflusst wird. The present invention also encompasses a method for operating a vehicle heating device comprising an oxidation space, a feed device for an oxidation process taking place in the oxidation space, an optical sensor device and a control device coupled to the optical sensor device, wherein the control unit controls the oxidation process as a function of the optical sensor device signal is influenced during operation of the feeder by changing an operating parameter of the feeder.
Insbesondere kann das Verfahren jegliche Fahrzeugheizgeräte, wie vorliegend beschrie- ben, verwenden. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des beschriebnen Fahrzeugheizgerätes auch im Rahmen des beschriebenen Verfahrens umgesetzt. In particular, the method may use any vehicle heater as described herein. In this way, the advantages and particularities of beschriebnen vehicle heater are also implemented in the context of the described method.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand einer Ausfüh- rungsform beispielhaft erläutert. The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to an embodiment.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 ein vereinfachtes Schnittbild eines Fahrzeugheizgerätes; Figure 1 is a simplified sectional view of a vehicle heater;
Figur 2 ein vereinfachtes Schnittbild eines weiteren Fahrzeugheizgerätes; und Figure 2 is a simplified sectional view of another vehicle heater; and
Figur 3 ein Flussdiagramm eines Regelkreises zur Beeinflussung eines Oxidations- prozesses in einem Fahrzeugheizgerät. 3 shows a flow chart of a control circuit for influencing an oxidation process in a vehicle heater.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. In the following description of the drawings, like reference characters designate like or similar components.
Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Schnittbild eines Fahrzeugheizgerätes. Das dargestellte Fahrzeugheizgerät 10 umfasst einen zylindrischen Oxidationsraum 12 mit einer inneren Mantelfläche 26. Der Oxidationsraum 12 kann sich in einer axialen Richtung 60 erstrecken und beispielsweise als eine Brennkammer ausgeführt sein. Weiterhin sind eine erste Zuführeinrichtung 14, eine zweite Zuführeinrichtung 16 und eine dritte Zuführeinrichtung 18 vorgesehen, mit deren Hilfe Brennstoff, Oxidationsmittel und Verbrennungsabgase dem Oxidationsraum 12 zugeführt werden können. Die erste Zuführeinrichtung 14 kann zu diesem Zweck mit einer Brennstoffleitung 38 gekoppelt sein. Die erste Zuführeinrichtung 14 kann Brennstoff aus der Brennstoffleitung 38 über eine in den Oxidationsraum 12 hineinragende Zerstäuberdüse 36 in den Oxidationsraum 12 fördern. Die erste Zuführeinrichtung 14 kann beispielsweise eine Dosiereinrichtung in Form einer Dosierpumpe für flüssigen Brennstoff sein. Anstelle der Zerstäuberdüse 36 kann an einer Stirnseite 64 des Oxidati- onsraumes 12 auch eine dem Fachmann bekannte Vorrichtung zur Verdampfung von Brennstoff angeordnet sein, zum Beispiel ein Verdampfervlies. Anstelle der Zerstäuberdüse 36 für flüssige Brennstoffe kann auch eine Gasdüse für gasförmige Brennstoffe vorgesehen sein, wobei in diesem Fall die erste Zuführeinrichtung 14 beispielsweise als Dros- selventil für gasförmigen Brennstoff ausgeführt sein kann oder zwischen der ersten Zuführeinrichtung 14 und der Gasdüse ein Verdampfer für flüssigen Brennstoff angeordnet sein kann. Die zweite Zuführeinrichtung 16 kann mit einer Oxidationsmittelleitung 40 gekoppelt sein und kann Oxidationsmittel aus der Oxidationsmittelleitung über einen Zwischenraum 44 in den Oxidationsraum 12 fördern. Der Zwischenraum 44 umgibt die innere Mantelfläche 26 und ist in einer radialen Richtung 62 nach außen durch eine äußere Man- telfläche 58 begrenzt. Der Querschnitt des Zwischenraums 44 kann daher kreisringförmig sein. Die innere Mantelfläche 26 weist eine Öffnung 28 und weitere Öffnungen 48 auf, über die unter anderem das Oxidationsmittel aus dem Zwischenraum 44 in den Oxidationsraum 12 eintreten kann. In dem Oxidationsraum 12 kann eine zumindest teilweise Durchmischung von zugeführtem Brennstoff und zugeführtem Oxidationsmittel erfolgen, so dass ein brennbares Gemisch umfassend Brennstoff und Oxidationsmittel entstehen kann. Eine Zündeinrichtung 30, die beispielsweise als ein einfacher Glühstift ausgeführt sein kann, kann beispielsweise ausgehend von der Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 in den Oxidationsraum 12 hineinragen. Die Zündeinrichtung 30 kann zur Zündung des brennbaren Gemischs umfassend Brennstoff und Oxidationsmittel verwendbar sein. Die Zündeinrichtung 30 kann in üblicher Weise von einem Steuergerät 22 ansteuerbar sein. Durch die Entzündung des Gemischs umfassend Brennstoff und Oxidationsmittel kann sich eine Flamme 32, die eine Flammenfront 34 aufweisen kann, in dem Oxidationsraum 12 ausbilden. Ein flammenloser Oxidationsprozess ist ebenfalls möglich. An einer der Zerstäuberdüse 36 gegenüberliegenden Seite des Oxidationsraumes 12 können die bei dem Oxidationsprozess, beispielsweise der Verbrennung, entstandenen Abgase aus dem Oxidationsraum 12 austreten. Ein Teil der Abgase kann über eine Abgasrückführleitung 42 und die dritte Zuführeinrichtung 18 in den Zwischenraum 44 gefördert werden, um von dort durch die Öffnung 28 und die weiteren Öffnungen 48 erneut in den Oxidationsraum 12 einzutreten. Die zweite Zuführeinrichtung 16 und die dritte Zuführeinrichtung 18 können beispielsweise als einfache Gebläse ausgeführt sein. Als Oxidationsmittel kann beispielsweise Luft verwendet werden, wobei der in der Luft enthaltene Sauerstoff mit dem Brennstoff umgesetzt wird. In dem Zwischenraum 44 kann dementsprechend ein Gemisch aus Oxidationsmittel und Abgasen vorhanden sein. Neben den in der Figur 1 in der inneren Mantelfläche 26 explizit dargestellten Öffnungen 28, 48 können weitere nicht explizit dar- gestellte Öffnungen in der inneren Mantelfläche 26 vorhanden sein. Der Übertritt des Gemischs umfassend Oxidationsmittel und Abgas aus dem Zwischenraum 44 in den Oxidationsraum 12 kann durch eine Veränderung der Anordnung und der Größe der vorhandenen dargestellten Öffnungen 28, 48 und der weiteren nicht dargestellten Öffnungen beein- flusst und optimiert werden. Beispielsweise kann die Durchmischung mit Brennstoff und/oder die Form und Position der eventuell vorhandenen Flammenfront 34 je nach Bedarf durch Anpassung der Öffnungen im Vorfeld vorbestimmt werden. Die erste Zuführein- richtung 14, die zweite Zuführeinrichtung 16 und die dritte Zuführeinrichtung 18 können über elektrische Leitungen 46 von dem Steuergerät 22 beeinflusst werden. Die Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 kann beispielsweise eine oder mehrere Förderraten ver- ändern, das heißt eine von einer der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 pro Zeiteinheit geförderte Brennstoff-, Oxidationsmittel- oder Abgasmenge. Eine optische Sensoreinrichtung 20 kann in der radialen Richtung 62 beabstandet zu der inneren Mantelfläche 26 an der den Zwischenraum 44 begrenzenden äußeren Mantelfläche 58 angeordnet sein. Die optische Sensoreinrichtung 20 kann alternativ auch an der Stirnseite 64 des Oxidationsrau- mes 12 angeordnet sein. Die optische Sensoreinrichtung 20 kann über eine elektrische Leitung 46' mit dem Steuergerät 22 gekoppelt sein, so dass von der optischen Sensoreinrichtung 20 ermittelte Informationen an das Steuergerät 22 übertragen werden können. Die von der optischen Sensoreinrichtung 20 ermittelten Informationen können beispielsweise optische Bilddaten umfassen, die mithilfe eines der optischen Sensoreinrichtung 20 zugeordneten optischen Sensors 24 erfasst werden können. Die Bilddaten können einen einzigen Bildpunkt oder eine Vielzahl von Bildpunkten umfassen und für jeden Bildpunkt Informationen hinsichtlich der Helligkeit und der Farbe aufweisen. Der optische Sensor 24 kann optische Signale durch die Öffnung 28 aus dem Oxidationsraum 12 empfangen, wobei die Öffnung 28 als Blende wirken kann. Dabei kann ein Sichtkegel des optischen Sen- sors 24 entstehen, der erfassbare Bereiche des Oxidationsraumes 12 definiert. Dieser Sichtkegel ist in Figur 1 durch eine Begrenzungslinie 50 und eine weitere Begrenzungslinie 52 abstrakt dargestellt. Um eine im Wesentlichen vollständige Erfassung des Oxidationsraumes 12 durch die optische Sensoreinrichtung 24 zu gewährleisten, kann der Sichtkegel beispielsweise durch eine Veränderung der Abmessungen des optischen Sensors 24 sowie der Öffnung 28 und/oder durch eine Veränderung der relativen Positionierung des optischen Sensors 24 zu der Öffnung 28 verändert werden. Weiterhin kann der optische Sensor 24 eine Vielzahl von nicht dargestellten voneinander unabhängigen optischen Sensorelementen umfassen, die voneinander räumlich getrennt angeordnet sein können. Die Vielzahl von optischen Sensorelementen kann beispielsweise radial beabstandet zu Öffnungen in der inneren Mantelfläche 26 angeordnet werden, die nicht mit der Öffnung 28 identisch sind. Auf diese Weise können eine Vielzahl von optischen Sensorelementen hinter einer Vielzahl von verschiedenen Öffnungen angeordnet sein, um den Oxidationsraum 12 vollständig optisch zu erfassen. Der optische Sensor 24 kann beispielsweise direkt oder unter Zuhilfenahme einer flexiblen Fieberglasoptik optische Infor- mationen aus dem Oxidationsraum 12 erfassen. Der optische Sensor 24 kann beispielsweise einen CCD- oder einen CMOS-Sensor umfassen, wodurch je nach Größe und Auf- lösung des verwendeten Sensors eine optische Erfassung des Oxidationsraumes 12 in unterschiedlicher Auflösung möglich ist. Die Auflösung kann einen einzigen Bildpunkt oder eine Vielzahl von Bildpunkten betragen. Für jeden vorhandenen Bildpunkt können Werte für die Farbe und die Helligkeit oder die Intensität vorgesehen sein. Zwei voneinander ge- trennte Bildpunkt haben einen räumlichen Abstand, so dass aus den Bilddaten auch räumliche Ableitungen bestimmbar sind. Der räumliche Abstand zwischen zwei Bildpunkten entspricht einem realen Abstand zwischen zwei Punkten in dem Oxidationsraum 12. Das Steuergerät 22 kann die von der optischen Sensoreinrichtung 20 erfasste Information in Form eines Signals empfangen. Das Signal kann Bilddaten umfassen. Das Steuergerät 22 kann mindestens eine der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 in Abhängigkeit des empfangenen Signals der optischen Sensoreinrichtung 20 während des Betriebs beeinflussen. Dabei kann insbesondere die von dem Signal umfasste Farbe bei der Beeinflussung berücksichtigt werden. Das Steuergerät 22 kann beispielsweise das empfangene Signal mit einem in dem Steuergerät 22 hinterlegten Referenzsignal vergleichen. Das Referenzsignal kann genau wie das von der optischen Sensoreinrichtung 20 erzeugte Signal Bilddaten umfassen. Das Referenzsignal kann einen erwünschten stabilen und schadstoffarmen Betriebszustand des Fahrzeugheizgerätes 10 charakterisieren und beispielsweise von einer erwünschten Heizleistung des Fahrzeugheizgerätes 10 abhängen. Das Referenzsignal kann beispielsweise mithilfe eines über eine Steuerleitung 54 mit dem Steuergerät 22 gekoppeltes Bedienelement 56 beeinflusst werden, welches eine gewünschte Heizleistung des Fahrzeugheizgerätes 10 vorgeben kann. Dies kann eine vollständige Steuerung des Fahrzeugheizgerätes 10 über die optische Sensoreinrichtung 20 erlauben. Insbesondere kann daher vorgesehen sein, dass das Betätigen des Bedienelements 56 nur eine Veränderung des Referenzsignals zur Folge hat und nicht direkt die Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 beeinflusst. Figure 1 shows a simplified sectional view of a vehicle heater. The illustrated vehicle heater 10 includes a cylindrical oxidation space 12 having an inner circumferential surface 26. The oxidation space 12 may extend in an axial direction 60 and be configured, for example, as a combustion chamber. Furthermore, a first feed device 14, a second feed device 16 and a third feed device 18 are provided, with the aid of which fuel, oxidizing agent and combustion exhaust gases can be supplied to the oxidation space 12. The first feeder 14 may be coupled to a fuel line 38 for this purpose. The first feed device 14 can convey fuel from the fuel line 38 into the oxidation space 12 via a spray nozzle 36 projecting into the oxidation space 12. The first feeder 14 may be for example a metering device in the form of a metering pump for liquid fuel. Instead of the atomizing nozzle 36, a device for evaporating fuel known to the person skilled in the art, for example an evaporator fleece, may be arranged on an end face 64 of the oxidation space 12. Instead of the atomizing nozzle 36 for liquid fuels, a gas nozzle for gaseous fuels may be provided, in which case the first feeding device 14 may be designed, for example, as a throttle valve for gaseous fuel or between the first feeding device 14 and the gas nozzle a liquid fuel evaporator disposed can be. The second feeder 16 may be coupled to an oxidant line 40 and may deliver oxidant from the oxidant line via a clearance 44 into the oxidation space 12. The intermediate space 44 surrounds the inner circumferential surface 26 and is bounded in a radial direction 62 to the outside by an outer outer surface 58. The cross section of the intermediate space 44 can therefore be annular. The inner circumferential surface 26 has an opening 28 and further openings 48, via which, inter alia, the oxidizing agent from the intermediate space 44 can enter into the oxidation space 12. In the oxidation space 12, an at least partial mixing of supplied fuel and supplied oxidizing agent can take place, so that a combustible mixture comprising fuel and oxidizing agent can be formed. An ignition device 30, which may be embodied, for example, as a simple glow plug, may protrude, for example, starting from the end face 64 of the oxidation space 12 into the oxidation space 12. The ignition device 30 may be useful for igniting the combustible mixture comprising fuel and oxidizer. The ignition device 30 may be controllable in the usual manner by a control unit 22. By igniting the mixture comprising fuel and oxidant, a flame 32, which may have a flame front 34, can form in the oxidation space 12. A flameless oxidation process is also possible. At a side of the oxidation space 12 opposite to the atomizer nozzle 36, the exhaust gases produced during the oxidation process, for example combustion, can exit from the oxidation space 12. Part of the exhaust gases can be conveyed via an exhaust gas recirculation line 42 and the third supply means 18 into the intermediate space 44, from there again through the opening 28 and the other openings 48 to enter the oxidation space 12. The second feeder 16 and the third feeder 18 may be configured, for example, as simple blowers. As the oxidizing agent, for example, air can be used, wherein the oxygen contained in the air is reacted with the fuel. Accordingly, a mixture of oxidizing agent and exhaust gases may be present in the intermediate space 44. In addition to the openings 28, 48 explicitly illustrated in FIG. 1 in the inner lateral surface 26, there may be further openings (not explicitly shown) in the inner lateral surface 26. The passage of the mixture comprising oxidizing agent and exhaust gas from the intermediate space 44 into the oxidation space 12 can be influenced and optimized by a change in the arrangement and the size of the existing openings 28, 48 and the other openings (not shown). For example, the mixing with fuel and / or the shape and position of the possibly existing flame front 34 can be predetermined as required by adjusting the openings in advance. The first feeder Direction 14, the second feeder 16 and the third feeder 18 can be influenced by the control unit 22 via electrical lines 46. The influencing of the first feed device 14 and / or the second feed device 16 and / or the third feed device 18 can, for example, change one or more feed rates, that is to say one of the feed devices 14, 16, 18 per unit time delivered fuel, oxidizer or exhaust gas quantity. An optical sensor device 20 may be arranged in the radial direction 62 at a distance from the inner circumferential surface 26 at the outer surface 58 delimiting the gap 44. Alternatively, the optical sensor device 20 can also be arranged on the end face 64 of the oxidation chamber 12. The optical sensor device 20 can be coupled to the control device 22 via an electrical line 46 ', so that information determined by the optical sensor device 20 can be transmitted to the control device 22. The information determined by the optical sensor device 20 may include, for example, optical image data that may be acquired by means of an optical sensor 24 associated with the optical sensor device 20. The image data may comprise a single pixel or a plurality of pixels and may have information regarding brightness and color for each pixel. The optical sensor 24 may receive optical signals through the aperture 28 from the oxidation space 12, wherein the aperture 28 may act as a shutter. In this case, a viewing cone of the optical sensor 24 can be formed, which defines detectable regions of the oxidation space 12. This view cone is shown in Figure 1 by a boundary line 50 and another boundary line 52 abstract. In order to ensure a substantially complete detection of the oxidation space 12 by the optical sensor device 24, the sight cone can, for example, by changing the dimensions of the optical sensor 24 and the opening 28 and / or by changing the relative positioning of the optical sensor 24 to the opening 28 are changed. Furthermore, the optical sensor 24 may include a plurality of unrepresented independent optical sensor elements, which may be arranged spatially separated from each other. The plurality of optical sensor elements can be arranged, for example, radially spaced from openings in the inner circumferential surface 26, which are not identical to the opening 28. In this way, a plurality of optical sensor elements may be arranged behind a plurality of different openings in order to completely optically detect the oxidation space 12. The optical sensor 24 can detect optical information from the oxidation space 12, for example, directly or with the aid of a flexible fiberglass optics. The optical sensor 24 may include, for example, a CCD or a CMOS sensor, whereby, depending on the size and structure solution of the sensor used an optical detection of the oxidation chamber 12 in different resolution is possible. The resolution may be a single pixel or a plurality of pixels. For each pixel available, values for color and brightness or intensity may be provided. Two separate pixels have a spatial distance, so that spatial derivatives can also be determined from the image data. The spatial distance between two pixels corresponds to a real distance between two points in the oxidation space 12. The control unit 22 can receive the information detected by the optical sensor device 20 in the form of a signal. The signal may include image data. The control unit 22 can influence at least one of the feed devices 14, 16, 18 as a function of the received signal of the optical sensor device 20 during operation. In particular, the color encompassed by the signal can be taken into account in influencing. The control unit 22 can, for example, compare the received signal with a reference signal stored in the control unit 22. The reference signal, like the signal generated by the optical sensor device 20, may include image data. The reference signal may characterize a desired stable and low-emission operating condition of the vehicle heater 10, for example, depending on a desired heating power of the vehicle heater 10. The reference signal can be influenced, for example, by means of a control element 56 which is coupled to the control device 22 via a control line 54 and which can predefine a desired heating power of the vehicle heating device 10. This may allow complete control of the vehicle heater 10 via the optical sensor device 20. In particular, it can therefore be provided that the actuation of the operating element 56 only results in a change in the reference signal and does not directly influence the feed devices 14, 16, 18.
Ein Vergleich zwischen dem von der optischen Sensoreinrichtung 20 erzeugten Signal und dem in dem Steuergerät 22 hinterlegten Referenzsignal durch das Steuergerät 22 kann beispielsweise durch eine Differenzbildung erfolgen. Bilddaten können aus einzelne Bildpunkte charakterisierenden Werten zusammengestellt sein, wobei jedem Bildpunkt beispielsweise zwei unabhängige Werte für Farbe und Intensität zugeordnet sein können. Denkbar ist auch, dass die Farbkanäle für die Bildpunkte getrennt sind. Beispielsweise in einen Cyan- einen Magenta- und einen Gelb-Farbkanal. Die Differenzbildung zwischen dem erzeugten Signal und dem Referenzsignal kann beispielsweise punktweise erfolgen. Das in dem Steuergerät 22 abgespeicherte Referenzsignal kann beispielsweise eine stabile bläulich brennende Flamme 32 mit klar abgegrenzter Flammenfront 34 in dem Oxidati- onsraum 12 beschreiben. Liegt hiervon abweichend eine stark flackernde gelbliche Flamme 32 mit einer entsprechend räumlich wandernden Flammenfront 34 vor, so wird das von der optischen Sensoreinrichtung 20 erzeugte Signal stark von dem Referenzsignal abweichen. Prinzipiell kann beispielsweise ein Farbabstand zwischen einzelnen Bildpunkten des erfassten Signals und des Referenzsignals ermittelt werden. Durch subtraktive Farbmischung kann beispielsweise von dem erzeugten Signal, welches eine gelbliche Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 repräsentieren kann, das Referenzsignal subtrahiert werden, welches eine bläuliche Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 repräsentieren kann. Die Abweichung (oder der Abstand) kann beispielsweise über die Intensität der verblei- benden Grünkomponenten einzelner Bildpunkte ermittelt werden. Experimentell ermittelte Vorgabewerte für die Beeinflussung der einzelnen Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 sind möglich. Eine große Abweichung zwischen den beiden Signalen kann beispielsweise zu einer größeren Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 führen, wobei beispielsweise die jeweilige Fördermenge der einzelnen Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 je nach Bedarf erhöht oder verringert werden kann. Die Erfassung einer gelblichen Flamme, das heißt die Erfassung gelblicher Lichtstrahlen durch den optischen Sensor 24 der optischen Sensoreinrichtung 20, kann beispielsweise als Kriterium für einen unvollständigen Oxidationspro- zess des zugeführten Brennstoffs dienen, wobei der unvollständig verbrannte Brennstoff in Form von kleinen Rußpartikeln im gelben Wellenlängenbereich Licht aussendet. Dieses Licht kann von dem optischen Sensor 24 erfasst werden. Zur Reduzierung der Rußpartikel kann beispielsweise die zugeführte Brennstoffmenge über die erste Zuführeinrichtung 14 reduziert werden und/oder die über die zweite Zuführeinrichtung 16 zugeführte Menge an Oxidationsmittel erhöht werden und/oder die über die dritte Zuführeinrichtung 18 zurück- geführte Abgasmenge reduziert werden. A comparison between the signal generated by the optical sensor device 20 and the reference signal stored in the control device 22 by the control device 22 can be effected, for example, by subtraction. Image data may be composed of values characterizing individual pixels, wherein each pixel may for example be associated with two independent values for color and intensity. It is also conceivable that the color channels for the pixels are separated. For example, in a cyan, a magenta and a yellow color channel. The difference between the generated signal and the reference signal can for example be pointwise. The reference signal stored in the control unit 22 may, for example, be a stable bluish-burning flame 32 with a clearly defined flame front 34 in the oxidant flame. onsraum 12 describe. If this deviates from a strongly flickering yellowish flame 32 with a correspondingly spatially migrating flame front 34, then the signal generated by the optical sensor device 20 will deviate greatly from the reference signal. In principle, for example, a color difference between individual pixels of the detected signal and the reference signal can be determined. By subtractive color mixing, for example, from the generated signal, which can represent a yellowish flame 32 in the oxidation space 12, the reference signal can be subtracted, which can represent a bluish flame 32 in the oxidation space 12. The deviation (or the distance) can be determined, for example, via the intensity of the remaining green components of individual pixels. Experimentally determined default values for influencing the individual feed devices 14, 16, 18 are possible. A large deviation between the two signals can, for example, lead to a greater influence on the first feed device 14 and / or the second feed device 16 and / or the third feed device 18, wherein, for example, the respective flow rate of the individual feed devices 14, 16, 18 increases as required or can be reduced. The detection of a yellowish flame, that is, the detection of yellowish light rays by the optical sensor 24 of the optical sensor device 20, for example, serve as a criterion for an incomplete oxidation process of the supplied fuel, wherein the incompletely burned fuel in the form of small soot particles in the yellow wavelength range Emit light. This light can be detected by the optical sensor 24. To reduce the soot particles, for example, the amount of fuel supplied can be reduced via the first supply device 14 and / or the amount of oxidizing agent supplied via the second supply device 16 can be increased and / or the amount of exhaust gas fed back via the third supply device 18 can be reduced.
Ein instabiler Betriebszustand der Fahrzeugheizgerätes 10 kann beispielsweise durch ein sich zeitlich schnell veränderndes Signal charakterisiert sein, das das Kennzeichen einer flackernden Flamme 32 sein kann. Die optische Sensoreinrichtung 20 kann dieses Fla- ckern aufgrund seiner sehr kurzen Totzeit zeitlich auflösen. Das Flackern kann beispielsweise durch Differenzbildung der Bilddaten bei zwei zeitlich kurz hintereinander an das Steuergerät übertragenen Signalen erkannt werden. Die geringe Totzeit der optischen Sensoreinrichtung 20 erlaubt insgesamt auch eine sehr schnelle Erfassung des Erlöschens der Flamme 32. Wenn das Signal der optischen Sensoreinrichtung 20 eine Unterbrechung des Oxidations- prozesses in dem Oxidationsraum 12 anzeigt, kann das Steuergerät 22 dazu ausgelegt sein, die Zufuhr des Stoffes über beinflusste Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 zu beenden. Somit kann die optische Sensoreinrichtung 20 auch die Funktion eines Flamm- oder Oxi- dationswächters wahrnehmen. An unstable operating state of the vehicle heating device 10 may be characterized, for example, by a rapidly changing signal, which may be the characteristic of a flickering flame 32. The optical sensor device 20 can temporally resolve this flickering due to its very short dead time. The flickering can be detected, for example, by subtraction of the image data in the case of two signals transmitted to the control unit in short time in succession. The small dead time of the optical sensor device 20 also permits a very rapid detection of the extinction of the flame 32 overall. If the signal of the optical sensor device 20 indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space 12, the control device 22 may be configured to end the supply of the substance via flow-fed feed devices 14, 16, 18. Thus, the optical sensor device 20 can also perform the function of a flame or oxidation monitor.
Durch die Verwendung mehrerer voneinander getrennter optischer Sensorelemente als Teil des optischen Sensors 24 kann die Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 aus verschiedenen Richtungen optisch erfasst werden. Auf diese Weise kann eine räumliche Er- fassung der Flammenfront 34 der Flamme 32 in dem Oxidationsraum 12 erfolgen, so dass ebenfalls eine zeitabhängige Verschiebung der Flammenfront 34, die beispielsweise periodisch oder quasi-periodisch sein kann, erfassbar sein kann. Auch derartige räumliche Bilddaten können als erzeugtes Signal mit einem gespeicherten Referenzsignal verglichen und die Abweichung zwischen beiden Signalen zur Beeinflussung der ersten Zuführein- richtung 14, der zweiten Zuführeinrichtung 16 und der dritten Zuführeinrichtung 18 herangezogen werden. By using a plurality of separate optical sensor elements as part of the optical sensor 24, the flame 32 can be optically detected in the oxidation space 12 from different directions. In this way, a spatial detection of the flame front 34 of the flame 32 in the oxidation space 12 can take place, so that likewise a time-dependent displacement of the flame front 34, which can be, for example, periodic or quasi-periodic, can be detectable. Such spatial image data can also be compared as a generated signal with a stored reference signal and the deviation between the two signals used to influence the first feed device 14, the second feed device 16 and the third feed device 18 can be used.
Das räumliche Wandern der Flammenfront 34 mit der Zeit kann ein Anzeichen für einen instabilen Betriebszustand des Fahrzeugheizgerätes 10 sein, dem durch eine entspre- chende Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 entgegengewirkt werden kann. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Förderraten der ersten Zuführeinrichtung 14 und/oder der zweiten Zuführeinrichtung 16 und/oder der dritten Zuführeinrichtung 18 auf vorgebbare Startwerte eingestellt werden, von denen experimentell bekannt sein kann, dass sie einen stabilen Betriebszustand des Fahrzeugheizgerätes 10 charakterisieren. The spatial migration of the flame front 34 over time can be an indication of an unstable operating state of the vehicle heater 10, which can be counteracted by a corresponding influencing of the first feed device 14 and / or the second feed device 16 and / or the third feed device 18. For this purpose, for example, the delivery rates of the first supply device 14 and / or the second supply device 16 and / or the third supply device 18 can be set to predefinable starting values, which can be experimentally known to characterize a stable operating state of the vehicle heating device 10.
Das Steuergerät 22 kann dazu ausgelegt sein, von einer Beeinflussung der ersten Zuführeinrichtung 14, beispielsweise zur Minimierung der ermittelten Abweichung, abzusehen, wenn diese zu einer Erhöhung der zugeführten Brennstoffmenge führt und gleichzeitig der in dem Fahrzeug vorhandene Brennstoffvorrat einen vorgebbaren Mindestwert unterschreitet. Der Brennstoffvorrat kann beispielsweise durch einen entsprechenden Füllstandssensor bestimmbar sein. Durch den Verzicht auf die Erhöhung der zugeführten Brenn stoff menge kann eine mögliche Restbetriebszeit des Fahrzeugheizgerätes 10 durch eine Streckung des vorhandenen Brennstoffvorrats erzielt werden. Das Steuergerät 22 kann weiterhin dazu ausgelegt sein, von einer Beeinflussung zumindest einer der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 abzusehen, die zu einem erhöhten Energieverbrauch der Zuführeinrichtung 14, 16, 18 führt, wenn eine ermittelte Betriebsspannung einer versorgenden Fahrzeugbatterie einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch des Fahrzeugheizgerätes 10 reduziert werden, so dass eine mögliche Restlaufzeit des Fahrzeugheizgerätes 10 erhöht werden kann. The control unit 22 can be designed to refrain from influencing the first supply device 14, for example to minimize the determined deviation, if this leads to an increase in the amount of fuel supplied and at the same time the available fuel in the vehicle falls below a predeterminable minimum value. The fuel supply can be determined for example by a corresponding level sensor. By dispensing with the increase in the amount of fuel supplied fuel, a possible residual operating time of the vehicle heater 10 can be achieved by stretching the existing fuel supply. The control unit 22 can furthermore be designed to refrain from influencing at least one of the feed devices 14, 16, 18, which leads to an increased energy consumption of the feed device 14, 16, 18 when a determined operating voltage of a supplying vehicle battery falls below a predefinable threshold value. In this way, the power consumption of the vehicle heater 10 can be reduced, so that a possible remaining running time of the vehicle heater 10 can be increased.
Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Schnittbild eines weiteren Fahrzeugheizgerätes. Das in Figur 2 dargestellte Fahrzeugheizgerät 10 umfasst im Unterschied zu dem aus Figur 1 bekannten Fahrzeugheizgerät 10 einen Verdampfer 66 für zugeführten Brennstoff, der an der Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 angeordnet ist. Weiterhin kann ein Katalysator 68 in dem Oxidationsraum 12 angeordnet sein und diesen zumindest teilweise ausfüllen. Der in dem Oxidationsraum 12 ablaufende Oxidationsprozess kann bei dem dargestellten Fahrzeugheizgerät 10 flammlos ablaufen, wobei eine katalytische Umsetzung von zuge- führtem Brennstoff und Oxidationsmittel im Wesentlichen an der Oberfläche des dargestellten Katalysators 68 ablaufen kann. Der Verdampfer 66 kann ein nicht näher bezeichnetes Verdampfervlies umfassen. Dem Verdampfervlies zugeführter Brennstoff kann in dem Fachmann bekannter Weise mit Oxidationsmittel vermischt werden, das beispielsweise über die exemplarisch dargestellten Öffnungen 48 zuführbar ist. Über die Öffnungen 48 ist weiterhin auch zurückgeführtes Abgas dem Oxidationsraum 12 zuführbar. Ein flammloser Oxidationsprozess kann auch durch eine geeignete Zuführung des zurückgeführten Abgases ohne den Katalysator 68 möglich sein. Die optische Sensoreinrichtung 20 mit dem optischen Sensor 20 kann an der Stirnseite 64 des Oxidationsraumes 12 angeordnet sein und eine Glasfiberoptik 70 umfassen. Die Glasfiberoptik 70 kann optische Sig- nale aus dem Oxidationsraum 12 aufnehmen und sie an den optischen Sensor 24 weiterleiten. Durch die Glasfiberoptik 70 kann der optische Sensor 24 mit einem größeren Abstand zu dem Oxidationsraum 12 angeordnet sein, ohne den optisch erfassbaren Bereich des Oxidationsraumes 12 zu beschränken. Somit kann der Verdampfer 66 eine größere Fläche der Stirnseite 62 des Oxidationsraumes 12 einnehmen und gleichzeitig die Tempe- ratur des optischen Sensors 24 gesenkt werden. Der optische Sensor 24 kann über die Glasfiberoptik 70 insbesondere den Katalysator 68 und/oder einen Ausschnitt der inneren Mantelfläche 26 des Oxidationsraumes optisch erfassen oder wahrnehmen. Das Vorsehen der Glasfiberoptik 70 ist optional. Im Betrieb des dargestellten Fahrzeugheizgerätes 10 wird zugeführter Brennstoff auf der Oberfläche der Katalysators 68 unter Abgabe von Wärme mit zugeführtem Oxidationsmittel umgesetzt. Dabei wird der Katalysator 68 stark erwärmt, so dass dieser anfängt zu glühen. Aus der spektralen Zusammensetzung des optisch wahrnehmbaren Glühens kann die Temperatur des Katalysators 68 bestimmt werden. Der Zusammenhang zwischen Temperatur und wahrnehmbarem Glühen kann dem eines schwarzen Strahlers entsprechen, wobei eine zusätzliche Abhängigkeit von dem Material des Katalysators 68 bestehen kann. In jedem Fall ist eine experimentelle Be- Stimmung des Zusammenhangs zwischen dem erfassbaren Spektrum und der Temperatur möglich. Da die Temperatur des Katalysators 68 als Größe zur Beeinflussung der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 geeignet ist, gilt dies in gleicher Weise für das von dem optischen Sensor 24 erfassbare Signal, so dass das Steuergerät 22 basierend auf einer optischen Erfassung des Katalysators 68 eine Beeinflussung der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 vornehmen kann. Bei dem Oxidationsprozess kann neben dem Katalysator 68 auch die innere Mantelfläche 26 erwärmt werden, so dass sie beispielsweise ebenfalls anfängt zu glühen. In analoger Weise kann daher auch eine optische Erfassung des Glühens der inneren Mantelfläche 26 zur Beeinflussung der Zuführeinrichtungen 14, 16, 18 herangezogen werden, da auch deren Farbe mit der Temperatur des Oxidationsraumes 12 in Zu- sammenhang steht. Figure 2 shows a simplified sectional view of another vehicle heater. In contrast to the vehicle heater 10 known from FIG. 1, the vehicle heater 10 shown in FIG. 2 comprises an evaporator 66 for supplied fuel, which is arranged on the end face 64 of the oxidation space 12. Furthermore, a catalyst 68 may be arranged in the oxidation space 12 and at least partially fill it. In the illustrated vehicle heater 10, the oxidation process taking place in the oxidation space 12 may be flammable, wherein a catalytic conversion of supplied fuel and oxidant may take place essentially at the surface of the illustrated catalyst 68. The evaporator 66 may include an unspecified evaporator fleece. The fuel supplied to the evaporator fleece can be mixed with oxidizing agent in a manner known to those skilled in the art, which can be supplied, for example, via the openings 48 shown by way of example. Via the openings 48, recirculated exhaust gas can furthermore be supplied to the oxidation space 12. A flameless oxidation process may also be possible by suitable supply of recirculated exhaust gas without the catalyst 68. The optical sensor device 20 with the optical sensor 20 can be arranged on the end face 64 of the oxidation space 12 and comprise a glass fiber optic 70. The glass fiber optic 70 can receive optical signals from the oxidation space 12 and forward them to the optical sensor 24. By means of the glass fiber optics 70, the optical sensor 24 can be arranged at a greater distance from the oxidation space 12 without restricting the optically detectable area of the oxidation space 12. Thus, the evaporator 66 can occupy a larger area of the end face 62 of the oxidation space 12 and at the same time the temperature of the optical sensor 24 can be lowered. The optical sensor 24 can optically detect or perceive, in particular, the catalytic converter 68 and / or a section of the inner circumferential surface 26 of the oxidation space via the glass fiber optics 70. The provision of glass fiber optic 70 is optional. In operation of the illustrated vehicle heater 10, fuel supplied is reacted on the surface of the catalyst 68 while giving off heat with oxidant supplied. In this case, the catalyst 68 is heated strongly, so that it begins to glow. From the spectral composition of the optically perceivable annealing, the temperature of the catalyst 68 can be determined. The relationship between temperature and perceptible annealing may be that of a blackbody, with additional dependence on the material of the catalyst 68. In any case, an experimental determination of the relationship between the detectable spectrum and the temperature is possible. Since the temperature of the catalyst 68 is suitable as a size for influencing the feed devices 14, 16, 18, this applies likewise to the signal detectable by the optical sensor 24, so that the control device 22 is influenced based on an optical detection of the catalytic converter 68 the feed devices 14, 16, 18 can make. In the oxidation process, in addition to the catalyst 68, the inner circumferential surface 26 may be heated so that it also, for example, begins to glow. In an analogous manner, an optical detection of the annealing of the inner lateral surface 26 for influencing the feed devices 14, 16, 18 can therefore also be used, since their color is also related to the temperature of the oxidation chamber 12.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Fahrzeugheizgeräte 10, dass ein durch eine optische Sensoreinrichtung erzeugtes Signal zur Beeinflussung einer Zuführeinrichtung herangezogen wird, ist prinzipiell auch bei stationären Heizungen, Verbrennungsmotoren, Gasturbinen und sonstigen technischen Prozessen zur Erkennung/Beeinflussung von Oxidationsprozessen, anwendbar. Eine Voraussetzung kann allerdings sein, dass Wärme freigesetzt wird, die zumindest teilweise optisch erfassbare Körper erwärmt. Figur 3 zeigt ein Flussdiagramm des Regelkreises zur Beeinflussung eines Oxidationspro- zesses in einem Fahrzeugheizgerät. In Schritt 100 werden Daten erfasst. Beispielsweise können Bilddaten optisch von einem optischen Sensor einer optischen Sensoreinrichtung ermittelt werden. Das so erzeugte Signal kann daher beispielsweise Bilddaten umfassen. Die Bilddaten können einzelne Bildpunkte umfassen, die jeweils durch die notwendigen Werte für Farbe und Helligkeit charakterisiert sein können. Die einzelnen Bildpunkte können die von dem optischen Sensor aus sichtbaren Bereiche des Oxidationsraumes des Fahrzeugheizgerätes, der beispielsweise als Brennkammer ausgeführt sein kann, mit einer bestimmten vorgebbaren Auflösung optisch erfassen. Die erfassten Daten können als Signal an das Steuergerät des Fahrzeugheizgerätes übertragen werden. In Schritt 102 kann die Abweichung der erfassten Daten, das heißt die Abweichung des ermittelten Signals, das Bilddaten umfassen kann, von einem Referenzsignal ermittelt werden, welches ebenfalls Bilddaten umfassen kann. Die Ermittlung der Abweichung kann beispielsweise durch das Steuergerät des Fahrzeugheizgerätes erfolgen. Die Bestimmung der Abweichung kann beispielsweise mit dem Fachmann bekannten Methoden der Bildverarbeitung erfolgen, die durch das Steuergerät ausgeführt werden können. Das Referenzsignal kann im Vorfeld experimentell ermittelt und beispielsweise in einem Speicher des Fahrzeugheizgerätes hinterlegt sein. Die Bestimmung der Abweichung kann beispielsweise für jeden Bildpunkt einzeln durch eine Differenzbildung zwischen den den jeweiligen Bildpunkt charakterisierenden Werten und den den entsprechenden Bildpunkt in dem Referenzsignal darstellenden Werten erfolgen. Zur Vereinfachung der Berechnung können die die Bildpunkte charakterisierenden Werte über mehrere Bildpunkte gemittelt werden, was einer geringen Auflösung entspricht. Das Referenzsignal kann hinsichtlich der Auflösung der umfassten Bilddaten angepasst sein. Das ermittelte Signal und das Referenzsignal können auch jeweils nur einen einzigen Bildpunkt umfassen. Die ermittelte Abweichung kann wiederum Bilddaten umfassen, die beispielsweise aus der Differenz zwischen dem ermit- telten Signal und dem Referenzsignal gebildet sein kann. Gemäß der subtraktiven Farbmischung kann die ermittelte Abweichung eine sehr geringe Intensität aufweisen, wenn das ermittelte Signal dem Referenzsignal stark ähnelt. Beispielsweise können das ermittelte Signal und das Referenzsignal jeweils bläuliche Flammen in der Brennkammer charakterisieren. Die Differenz kann dann sehr gering sein, wobei die ermittelte Abweichung Bilddaten umfassen kann, die beispielsweise im Wesentlichen Schwarz zeigen, da die bläuliche Flamme des Referenzsignals die bläuliche Flamme aus dem ermittelten Signal gemäß der subtraktiven Farbmischung ausgelöscht hat. Charakterisiert hingegen das ermittelte Signal eine gelbliche Flamme während das Referenzsignal eine bläuliche Flamme charakterisiert, kann die ermittelte Abweichung beispielsweise Bilddaten umfassen, die gemäß der subtraktiven Farbmischung eine Flamme mit starken Grünanteilen charakterisiert. Schritt 102 kann bei Bedarf auch entfallen und aus dem ermittelten Signal die Beeinflussung direkt bestimmt werden. The basic operating principle of the vehicle heaters 10 described in FIGS. 1 and 2, that a signal generated by an optical sensor device is used to influence a feed device, is in principle also applicable to stationary heaters, internal combustion engines, gas turbines and other technical processes for detecting / influencing oxidation processes. applicable. One prerequisite, however, may be that heat is released which heats at least partially optically detectable body. FIG. 3 shows a flowchart of the control circuit for influencing an oxidation process in a vehicle heater. In step 100, data is collected. For example, image data can be determined optically by an optical sensor of an optical sensor device. The signal thus generated may therefore comprise, for example, image data. The image data may include individual pixels, each of which may be characterized by the necessary values for color and brightness. The individual pixels can optically detect the regions of the oxidation space of the vehicle heater that can be realized, for example, as a combustion chamber, from the optical sensor, with a specific predefinable resolution. The acquired data can be transmitted as a signal to the control unit of the vehicle heater. In step 102, the deviation of the detected data, that is to say the deviation of the detected signal, which may comprise image data, can be determined by a reference signal which may also include image data. The determination of the deviation can be done for example by the control unit of the vehicle heater. The determination of the deviation can be carried out, for example, with methods of image processing known to the person skilled in the art, which can be carried out by the control unit. The reference signal can be determined experimentally in advance and stored, for example, in a memory of the vehicle heater. The determination of the deviation can be done, for example, for each pixel individually by a difference between the values characterizing the respective pixel and the values representing the corresponding pixel in the reference signal. To simplify the calculation, the values characterizing the pixels can be averaged over several pixels, which corresponds to a low resolution. The reference signal may be adjusted in terms of the resolution of the image data included. The determined signal and the reference signal can also each comprise only a single pixel. The determined deviation can in turn comprise image data, which can be formed, for example, from the difference between the detected signal and the reference signal. According to the subtractive color mixing, the detected deviation may have a very low intensity if the detected signal is very similar to the reference signal. For example, the detected signal and the reference signal may each characterize bluish flames in the combustion chamber. The difference may then be very small, and the detected deviation may include image data that is substantially black, for example, because the bluish flame of the reference signal has canceled the bluish flame from the detected signal according to the subtractive color mixture. If, on the other hand, the detected signal characterizes a yellowish flame while the reference signal characterizes a bluish flame, the determined deviation can comprise, for example, image data which, according to the subtractive color mixture, characterizes a flame with strong green fractions. If necessary, step 102 can also be omitted and the influence can be determined directly from the signal determined.
Aus der Farbe der Bilddaten kann auch auf die Temperatur des abgebildeten Gegenstan- des geschlossen werden. Wenn beispielsweise die erfassten Bilddaten einen Teil des Oxidationsraumes darstellen und/oder der Oxidationsprozess als eine flammlose Umsetzung von Brennstoff und Oxidationsmittel stattfindet, ist die Temperatur oder die Temperaturverteilung in dem Oxidationsraum durch die erfassten Farben und Helligkeiten in den Bilddaten ermittelbar. Beispielsweise kann ein Rotglühen einer Temperatur T-i entspre- chen während ein Orangeglühen einer Temperatur T2 und ein Gelbglühen einer Temperatur T3 entsprechen kann, wobei T-i < T2 < T3 gilt. Die exakten Temperaturen sind von dem genauen erfassten Farbspektrum sowie von dem erfassten glühenden Material des Oxida- tionsraumes abhängig. Eine experimentelle Ermittlung des genauen Zusammenhangs zwischen den von dem optischen Sensor empfangenen Bilddaten und der Temperatur kann beispielsweise im Vorfeld experimentell vorgenommen werden. Die Farbe der Bild- daten kann daher auch bei einer flammlosen Oxidation zur Beeinflussung der Zuführeinrichtungen verwendet werden, beispielsweise zur Realisierung einer Temperatursteuerung. Auch hier kann eine Abweichung von einem Referenzwert ermittelt und minimiert werden. Eine direkte Beeinflussung basierend auf dem ermittelten Signal ist jedoch ebenfalls möglich. The color of the image data can also be used to deduce the temperature of the imaged item. If, for example, the captured image data represent part of the oxidation space and / or the oxidation process takes place as a flameless conversion of fuel and oxidant, the temperature or the temperature distribution in the oxidation space can be determined by the detected colors and brightnesses in the image data. For example, a red glow of a temperature may correspond to Ti, while an orange glow may correspond to a temperature T 2 and a yellow glow may correspond to a temperature T 3 , where Ti <T 2 <T 3 . The exact temperatures are from the exact recorded color spectrum as well as the detected glowing material of the oxidation space dependent. An experimental determination of the exact relationship between the image data received by the optical sensor and the temperature can be carried out experimentally in advance, for example. The color of the image data can therefore also be used in a flameless oxidation for influencing the feed devices, for example for realizing a temperature control. Again, a deviation from a reference value can be determined and minimized. However, a direct influence based on the detected signal is also possible.
In Schritt 104 können eine oder mehrere der vorhandenen Zuführeinrichtungen des Fahrzeugheizgerätes entsprechend der ermittelten Abweichung beeinflusst werden. Dies kann beispielsweise durch das Steuergerät des Fahrzeugheizgerätes erfolgen. Beispielsweise kann keine oder nur eine sehr geringe Beeinflussung der Zuführeinrichtungen erfolgen, wenn die ermittelte Abweichung Bilddaten umfasst, die im Wesentlichen ein schwarzes Bild charakterisieren. Umfasst die ermittelte Abweichung hingegen Bilddaten, die beispielsweise eine grünliche Flamme charakterisieren, kann eine Beeinflussung der Zuführeinrichtungen beispielsweise in Abhängigkeit von der gemittelten mittleren Helligkeit der durch die Abweichung charakterisierten Flamme vorgenommen werden. In Abhängigkeit von der gewünschten Heizleistung des Fahrzeugheizgerätes und der Farbe und der gemittelten Intensität der ermittelten Abweichung können Vorgaben für die einzustellenden Förderraten einzelner oder aller Zuführeinrichtungen in einem Speicher des Steuergerätes des Fahrzeugheizgerätes hinterlegt sein. Die einzustellenden Werte können beispielsweise im Vorfeld experimentell ermittelt worden sein. Wenn Schritt 102 entfallen ist, kann die Beeinflussung der Zuführeinrichtungen auch direkt basierend auf dem empfangenen Signal erfolgen. Beispielsweise kann eine zeitliche Ableitung des Signals oder zeitliche Minima und/oder Maxima ermittelt und herangezogen werden. Wird beispielsweise die Farbe und Intensität des Signals ein Maßstab für die Temperatur in dem Oxidationsraum herangezogen, kann eine Regelung der Temperatur in dem Oxidationsraum realisiert werden. Anstelle von zeitlichen Veränderungen der Bilddaten können auch räumliche Veränderungen berücksichtigt werden, die beispielsweise die Homogenität des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum charakterisieren können. In step 104, one or more of the existing feeders of the vehicle heater may be affected according to the determined deviation. This can be done for example by the control unit of the vehicle heater. For example, no or only a very small influence on the feed devices can take place if the determined deviation comprises image data which essentially characterize a black image. On the other hand, if the determined deviation comprises image data which, for example, characterize a greenish flame, influencing of the feed devices can be carried out, for example, as a function of the average mean brightness of the flame characterized by the deviation. Depending on the desired heating power of the vehicle heater and the color and the averaged intensity of the determined deviation specifications for the delivery rates to be set individual or all feeders can be stored in a memory of the control unit of the vehicle heater. The values to be set, for example, may have been determined experimentally in advance. If step 102 is omitted, the influence of the feeders can also be made directly based on the received signal. For example, a time derivative of the signal or time minima and / or maxima can be determined and used. If, for example, the color and intensity of the signal is a measure of the temperature in the oxidation space, regulation of the temperature in the oxidation space can be realized. Instead of temporal changes of the image data and spatial changes can be considered, which can characterize, for example, the homogeneity of the oxidation process in the oxidation space.
Das Verfahren kann anschließend in Schritt 100 fortgesetzt werden. Dies schließt den Regelzyklus, der mit dem Erfassen von Daten aus dem Oxidationsraum des Fahrzeug- heizgerätes erneut beginnt. Das in Figur 3 dargestellte Verfahren kann durch die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Fahrzeugheizgeräte ausgeführt werden. The method may then be continued in step 100. This completes the control cycle associated with acquiring data from the oxidation space of the vehicle heater starts again. The method illustrated in FIG. 3 can be carried out by the vehicle heaters shown in FIGS. 1 and 2.
Das beschriebene Verfahren kann weiterhin zusammen mit beliebigen Oxidationsprozes- sen verwendet werden, bei denen während der Oxidation Wärme produziert wird. Beispielsweise bei stationären Heizungen, Verbrennungsmotoren, Gasturbinen oder ganz allgemein, bei technischen Prozessen zur Erkennung und/oder Beeinflussung von Oxida- tionszuständen oder -prozessen. The method described can furthermore be used together with any oxidation processes in which heat is produced during the oxidation. For example, in stationary heating, internal combustion engines, gas turbines or in general, in technical processes for the detection and / or influence of oxidation states or processes.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential to the realization of the invention both individually and in any combination.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Fahrzeugheizgerät10 vehicle heater
12 Oxidationsraum 12 oxidation space
14 erste Zuführeinrichtung 14 first feeder
16 zweite Zuführeinrichtung16 second feeder
18 dritte Zuführeinrichtung18 third feeder
20 optische Sensoreinrichtung20 optical sensor device
22 Steuergerät 22 control unit
24 optischer Sensor  24 optical sensor
26 innere Mantelfläche 26 inner lateral surface
28 Öffnung 28 opening
30 Zündeinrichtung  30 ignition device
32 Flamme  32 flame
34 Flammenfront  34 flame front
36 Zerstäuberdüse  36 atomizer nozzle
38 Brennstoffleitung  38 fuel line
40 Oxidationsmittelleitung 40 oxidizer line
42 Abgasrückführleitung42 exhaust gas recirculation line
44 Zwischenraum 44 space
46 elektrische Leitung 46 electrical line
46' weitere elektrische Leitung46 'further electrical line
48 weitere Öffnungen48 more openings
50 Begrenzungslinie 50 boundary line
52 weitere Begrenzungslinie 52 additional boundary line
54 Steuerleitung 54 control line
56 Bedienelement  56 control element
58 äußere Mantelfläche 58 outer surface
60 axiale Richtung 60 axial direction
62 radiale Richtung  62 radial direction
64 Stirnseite  64 front side
66 Verdampfer  66 evaporator
68 Katalysator  68 catalyst
70 Glasfiberoptik 100 Daten erfassen 70 glass fiber optics 100 data capture
102 Abweichung bestimmen 102 Determine deviation
104 Dosiereinrichtung beeinflussen 104 influence metering device

Claims

Ansprüche claims
1 . Fahrzeugheizgerät (10) umfassend einen Oxidationsraum (12), eine Zuführeinrichtung (14, 16, 18) für einen einem in dem Oxidationsraum (12) zur Wärmeerzeugung stattfindenden Oxidationsprozess zuzuführenden Stoff, eine optische Sensoreinrichtung (20) und ein mit der optischen Sensoreinrichtung (20) gekoppeltes Steuergerät (22), wobei das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, den Oxidationsprozess in Abhängigkeit eines von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugten Signals während des Betriebs der Zuführeinrichtung (14, 16, 18) durch Ändern eines Betriebsparameters der Zuführeinrichtung (14, 16, 18) zu beeinflussen. 1 . Vehicle heating device (10) comprising an oxidation space (12), a feed device (14, 16, 18) for a substance to be supplied to an oxidation process taking place in the oxidation space (12), an optical sensor device (20) and an optical sensor device (20 ), wherein the control unit (22) is adapted to control the oxidation process as a function of a signal generated by the optical sensor device (20) during operation of the feed device (14, 16, 18) by changing an operating parameter of the feed device ( 14, 16, 18).
2. Fahrzeugheizgerät (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugheizgerät (10) mehrere Zuführeinrichtungen (14, 16, 18) umfasst, und dass das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, mindestens eine der mehreren Zuführeinrichtungen (14, 16, 18) in Abhängigkeit des von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugten Sig- nals während des Betriebs der mindestens einen der mehreren Zuführeinrichtungen (14, 16, 18) durch Ändern eines Betriebsparameters der mindestens einen der mehreren Zuführeinrichtungen (14, 16, 18) zu beeinflussen. 2. Vehicle heating device (10) according to claim 1, characterized in that the vehicle heating device (10) comprises a plurality of feed devices (14, 16, 18), and that the control device (22) is adapted to at least one of the plurality of feed devices (14, 16 18) as a function of the signal generated by the optical sensor device (20) during operation of the at least one of the plurality of feed devices (14, 16, 18) by changing an operating parameter of the at least one of the plurality of feed devices (14, 16, 18) to influence.
3. Fahrzeugheizgerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinrichtung (20) einen optischen Sensor (24) umfasst, der den Oxidationsraum (12) und/oder eine in dem Oxidationsraum (12) lokalisierte Flamme (32) im Wesentlichen vollständig optisch erfasst. 3. Vehicle heater (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the optical sensor device (20) comprises an optical sensor (24), the oxidation space (12) and / or in the oxidation space (12) located flame (32 ) is detected substantially completely optically.
4. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Sensor (24) einen CCD-Sensor und/oder einen CMOS- Sensor umfasst. 4. Vehicle heater (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor (24) comprises a CCD sensor and / or a CMOS sensor.
5. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinrichtung (20) eine Glasfiberoptik (70) umfasst, die optische Signale aus dem Oxidationsraum (12) aufnimmt und weiterleitet. 5. Vehicle heater (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical sensor device (20) comprises a glass fiber optic (70) which receives optical signals from the oxidation space (12) and passes on.
6. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine den Oxidationsraum (12) einhüllende innere Mantelfläche (26) zumindest eine Öffnung (28) aufweist, wobei die optische Sensoreinrichtung (20) radial beabstandet von der zumindest einen Öffnung (28) außerhalb des Oxidationsraums (12) angeordnet ist. 6. The vehicle heater (10) according to any one of the preceding claims, character- ized in that an oxidation space (12) enveloping the inner circumferential surface (26) has at least one opening (28), wherein the optical sensor means (20) radially spaced from the at least an opening (28) outside of the oxidation space (12) is arranged.
7. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinrichtung (20) an einer Stirnseite (64) des Oxidati- onsraumes (12) angeordnet ist. 7. Vehicle heating device (10) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the optical sensor device (20) on a front side (64) of the oxidation onsraumes (12) is arranged.
8. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, den Betrieb der Zuführeinrichtung (14, 16, 18) zu beenden, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum (12) anzeigt. 8. A vehicle heating device (10) according to any one of the preceding claims, character- ized in that the control device (22) is adapted to terminate the operation of the feed device (14, 16, 18) when the of the optical sensor device (20). generated signal indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space (12).
9. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, eine Zündeinrichtung (30) zu betätigen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozesses in dem Oxidationsraum (12) oder einen instabilen Oxidationsprozess in dem Oxidationsraum (12) anzeigt. 9. Vehicle heating device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the control device (22) is adapted to actuate an ignition device (30) when the signal generated by the optical sensor device (20) interrupting the oxidation process in the Oxidation space (12) or indicates an unstable oxidation process in the oxidation space (12).
10. Fahrzeugheizgerät (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, die Zuführung des Stoffes über die Zuführeinrichtung (14, 16, 18) auf einen vorgebbaren Startwert einzustellen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugte Signal eine Unterbrechung des Oxidationsprozes- ses in dem Oxidationsraum (12) oder einen instabilen Oxidationsprozess in dem Oxidationsraum (12) anzeigt. 10. Vehicle heating device (10) according to claim 9, characterized in that the control device (22) is adapted to adjust the supply of the substance via the feed device (14, 16, 18) to a predefinable start value, when the of the optical sensor device ( 20) indicates an interruption of the oxidation process in the oxidation space (12) or an unstable oxidation process in the oxidation space (12).
1 1 . Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Oxidationsraum (12) zuzuführende Stoff Brennstoff umfasst, und dass das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, die Zuführung von Brennstoff in den Oxidationsraum (12) zu verringern, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme (32) anzeigt oder eine zu hohe Temperatur in dem Oxidationsraum (12) anzeigt. 1 1. Vehicle heating device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the substance to be supplied to the oxidation space (12) comprises fuel, and that the control device (22) is adapted to reduce the supply of fuel into the oxidation space (12) the signal generated by the optical sensor device (20) indicates a yellowish color of a flame (32) or indicates too high a temperature in the oxidation space (12).
12. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der dem Oxidationsraum (12) zuzuführende Stoff Oxidationsmittel umfasst, und dass das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, die Zuführung von Oxidationsmittel in den Oxidationsraum (12) zu erhöhen, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme (32) anzeigt. 12. The vehicle heater (10) according to any one of the preceding claims, character- ized in that the oxidation space (12) to be supplied material comprises oxidizing agent, and that the control unit (22) is adapted to the supply of oxidizing agent in the oxidation space (12). increase when the signal generated by the optical sensor device (20) indicates a yellowish color of a flame (32).
13. Fahrzeugheizgerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Oxidationsraum (12) zuzuführende Stoff zurückgeführtes Abgas umfasst, und dass das Steuergerät (22) dazu eingerichtet ist, die Zurückführung von Abgas in den Oxidationsraum (12) zu reduzieren, wenn das von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugte Signal eine gelbliche Färbung einer Flamme (32) oder eine zu geringe Temperatur in dem Oxidationsraum (12) anzeigt. 13. Vehicle heater (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the oxidation space (12) supplied substance comprises recirculated exhaust gas, and that the control unit (22) is adapted to the recirculation of exhaust gas in the oxidation space (12) reduce if the signal generated by the optical sensor device (20) indicates a yellowish color of a flame (32) or a too low temperature in the oxidation space (12).
14. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugheizgerätes (10) umfassend einen Oxidationsraum (12), eine Zuführeinrichtung (14, 16, 18) für einen einem in dem Oxidationsraum (12) stattfindenden Oxidationsprozess zuzuführenden Stoff, eine optische Sensoreinrich- tung (20) und ein mit der optischen Sensoreinrichtung (20) gekoppeltes Steuergerät (22), wobei durch das Steuergerät (22) der Oxidationsprozess in Abhängigkeit eines von der optischen Sensoreinrichtung (20) erzeugten Signals während des Betriebs der Zuführeinrichtung (14, 16, 18) durch Ändern eines Betriebsparameters der Zuführeinrichtung (14, 16, 18) beeinflusst wird. 14. A method for operating a vehicle heating device (10) comprising an oxidation space (12), a feed device (14, 16, 18) for a substance to be supplied in the oxidation space (12) oxidation process material, an optical sensor device (20) and a with the optical sensor device (20) coupled to control unit (22), wherein by the control unit (22) of the oxidation process in response to a signal generated by the optical sensor device (20) during operation of the feeder (14, 16, 18) by changing an operating parameter the feed device (14, 16, 18) is influenced.
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